[發(fā)明專利]一種正負(fù)微壓變換改性MOFs疏水特性的裝置及疏水性MOFs制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110419496.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN113101896B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高巖;曹清;豆華巍;高楊;張文科;張戰(zhàn)朝;彭曉瑛;高魯紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/22
• 分類號(hào): B01J20/22;B01J20/30;B01J35/10;B01J31/18;B01J31/16
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 宋海海

本發(fā)明提供一種正負(fù)微壓變換改性MOFs疏水特性的裝置及疏水性MOFs制備方法和應(yīng)用，屬于吸附催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明基于上述裝置，通過正負(fù)微壓變換，正壓促進(jìn)疏水改性劑進(jìn)入MOFs材料的微孔結(jié)構(gòu)，使得疏水層附著更加均勻；負(fù)壓促進(jìn)改性結(jié)束后剩余的疏水改性劑從MOFs材料中迅速逸出，防止MOFs的微孔結(jié)構(gòu)被疏水改性劑堵塞，盡可能保持MOFs具有與疏水改性前相似的比表面積和孔隙率，提高M(jìn)OFs材料的實(shí)際應(yīng)用之價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于吸附催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種正負(fù)微壓變換改性MOFs疏水特性的裝置及疏水性MOFs制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

公開該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

金屬有機(jī)骨架(MOFs)是由金屬離子或金屬離子簇通過有機(jī)配體相互連接而成，具有巨大的比表面積、可設(shè)計(jì)的孔結(jié)構(gòu)和易于化學(xué)調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，一直處于材料科學(xué)研究的前沿。數(shù)不勝數(shù)的可用的有機(jī)配體和金屬離子為不同的MOFs結(jié)構(gòu)打開了無限的可能性，吸引了大量科學(xué)家的研究興趣。目前，MOFs可用于特定領(lǐng)域的支架材料，巨大的比表面積（高達(dá)6000m²/g)和極高的孔隙率以及超低的固體密度，在氣體吸附分離、貯存等方面具有優(yōu)異的性能，在氣體存儲(chǔ)和分離、CO₂捕獲、傳感、催化、水收集和處理以及電池分離器等方面表現(xiàn)出極為廣闊的應(yīng)用前景。

MOFs材料由于配位鍵較弱，通常被認(rèn)為在水存在的環(huán)境下易發(fā)生水解而造成骨架坍塌。在工業(yè)生產(chǎn)中很難做到絕對(duì)的無水，且很多反應(yīng)過程中水是反應(yīng)的副產(chǎn)物。MOFs對(duì)于水的不穩(wěn)定性一直被認(rèn)為是其在實(shí)際應(yīng)用中的主要弱點(diǎn)。因此，如何提高M(jìn)OFs材料的疏水性且同時(shí)不改變吸附、催化性能，將具有深遠(yuǎn)的實(shí)際意義。研究發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)MOFs進(jìn)行修飾，比如在MOFs表面覆蓋疏水層，或者在配體中引入疏水基團(tuán)等方法，均可以提高M(jìn)OFs對(duì)水的穩(wěn)定性。

通過涂層處理，在MOF表面形成一層保護(hù)性疏水層，以提高其水穩(wěn)定性，同時(shí)保持其固有性質(zhì)的方法，有利于降低MOFs對(duì)水的親和力。這類疏水MOFs由于其在實(shí)際吸附和分離過程中的優(yōu)秀潛力而受到越來越多的關(guān)注。但是，在疏水涂層改性MOFs處理過程中，疏水材料的可控涂敷尚存在技術(shù)難題，無法確定疏水材料是否已經(jīng)全面涂覆到MOFs材料的表面及微孔結(jié)構(gòu)中，有可能導(dǎo)致疏水材料填滿MOFS的微孔結(jié)構(gòu)造成材料比表面積的急劇降低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，發(fā)明人經(jīng)長(zhǎng)期的技術(shù)與實(shí)踐探索，提供一種正負(fù)微壓變換改性MOFs疏水特性的裝置及疏水性MOFs制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種正負(fù)微壓變換改性MOFs疏水特性的裝置，從而實(shí)現(xiàn)MOFs材料表面疏水層后修飾，增強(qiáng)MOFs材料疏水性，并提高對(duì)水的穩(wěn)定性，因此具有良好的實(shí)際應(yīng)用之價(jià)值。

具體的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種正負(fù)微壓變換改性MOFs疏水特性的裝置，所述裝置包括：筒體，為立式結(jié)構(gòu)，所述筒體內(nèi)部腔體上方設(shè)置有加熱機(jī)構(gòu)，從而在裝置進(jìn)行工作時(shí)，加熱筒體內(nèi)部空間。

所述加熱機(jī)構(gòu)可以是常用的電加熱棒，進(jìn)一步的，基于筒體內(nèi)部空間大小和升溫加熱的快速與穩(wěn)定，所述電加熱棒可以設(shè)置為一個(gè)或多個(gè)，如1個(gè)，2個(gè)，3個(gè)，4個(gè)，或5個(gè)；在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，5個(gè)電加熱棒可以嵌入筒體內(nèi)部上方，并呈矩形分布設(shè)置（5個(gè)電加熱棒分別在矩形四個(gè)頂點(diǎn)和對(duì)角線交點(diǎn)處）；為提高密封和隔熱效果，所述電加熱棒與筒體體壁連接處設(shè)置隔熱橡膠塞。

加熱架，所述加熱架位于筒體內(nèi)部腔體下方，所述加熱架在豎直方向上設(shè)置有至少兩個(gè)加熱平臺(tái)，即第一加熱平臺(tái)和第二加熱平臺(tái)，其中第一加熱平臺(tái)位于第二加熱平臺(tái)的上方，所述第一加熱平臺(tái)用于放置疏水改性劑，所述第二加熱平臺(tái)用于放置待改性MOFs材料。上下分層布置方式有利于疏水改性劑熱解后，在重力作用下沉降于MOFs材料附近，然后附著在MOFs材料表面。