[發(fā)明專利]一種MIL-101(Cr)@AC復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110617079.2
• 申請(qǐng)日: 2021-06-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113351166B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙偉剛;羅路;羅凌聰;周亞蘭;閆雯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建農(nóng)林大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/22
• 分類號(hào): B01J20/22;B01J20/30
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 俞舟舟;蔡學(xué)俊

本發(fā)明公開(kāi)了一種MIL?101(Cr)@AC復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用，包括以下步驟，首先將高速球磨的雜原子自摻雜活性炭，Cr(NO₃)₃·9H₂O，對(duì)苯二甲酸，鹽酸與去離子水混合，超聲、攪拌混合均勻后進(jìn)行水熱反應(yīng)，冷卻后離心分離得到綠色的沉淀物，將沉淀物用DMF洗滌后分散于無(wú)水乙醇中，繼續(xù)水熱反應(yīng)，冷卻后離心收集產(chǎn)物，經(jīng)洗滌干燥制得MIL?101(Cr)@AC復(fù)合材料。本發(fā)明制備條件溫和，工藝簡(jiǎn)單，采用價(jià)格低廉且較為安全的酸作為改性劑，大大降低了生產(chǎn)成本和危險(xiǎn)系數(shù)；合成的MIL?101(Cr)@AC復(fù)合材料尺寸均勻，分散性良好且具有較高的結(jié)晶度和產(chǎn)率，在氣體吸附領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于吸附劑領(lǐng)域，具體涉及一種MIL-101(Cr)@AC復(fù)合材料的制備方法及其儲(chǔ)氫應(yīng)用。

背景技術(shù)

在眾多新能源中，氫能被視作連接石化能源和可再生能源的重要橋梁。氫能具有資源豐富、燃燒值高、儲(chǔ)量大、通用性強(qiáng)、可循環(huán)利用、溫室氣體和污染物零排放等優(yōu)勢(shì)。可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)世界將從以碳為基礎(chǔ)的能源經(jīng)濟(jì)形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詺錇榛A(chǔ)的能源經(jīng)濟(jì)形態(tài)（簡(jiǎn)稱“氫經(jīng)濟(jì)”）。但目前氫氣沒(méi)有作為一種新的能源被普及，根本制約在于氫氣存儲(chǔ)的問(wèn)題難以解決。

金屬有機(jī)框架(MOFs)是一種新型的分子基多孔功能材料，在過(guò)去幾十年中，金屬有機(jī)框架材料的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，人們獲得了一系列的MOF材料，它們?cè)跉怏w存儲(chǔ)，催化化學(xué)，光學(xué)領(lǐng)域都展現(xiàn)出重大的潛在的應(yīng)用前景。但是由于MOF與H₂分子之間的相互作用較弱，MOF材料中產(chǎn)生的大量空穴仍未用于儲(chǔ)氫。

因此，為了解決上述問(wèn)題，使MOF材料的骨架根據(jù)吸附性能的具體要求實(shí)現(xiàn)其物化性能的功能化，本發(fā)明在MOF材料的大孔內(nèi)采用另一種吸附劑（活性炭）表面填充部分孔，優(yōu)化孔徑（將大孔轉(zhuǎn)化為微孔和中孔，增加微孔孔容）和氫氣體積密度，這一方法不僅可以優(yōu)化孔徑，雜原子官能團(tuán)還可以與MOF的金屬中心結(jié)合，參與配位，從而也進(jìn)一步調(diào)控孔道結(jié)構(gòu)，還可能暴露更多的金屬位點(diǎn)，為氫氣提供額外的吸附位點(diǎn)，提高氫氣吸附量。本發(fā)明自制的雜原子摻雜的活性炭材料，可以降低氫氣的吸附能，改善儲(chǔ)氫效果，將微孔的雜原子摻雜活性炭(AC)摻入MIL-101(Cr)孔中，使得復(fù)合材料的分散和分布更加均勻，尺寸也顯著減小，同時(shí)還減少了MIL-101(Cr)中未利用的空隙，改善其孔道結(jié)構(gòu)，從而提高其儲(chǔ)氫容量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)儲(chǔ)氫技術(shù)存在的問(wèn)題，提供了一種MIL-101(Cr) @AC復(fù)合材料的制備方法，能有效的解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，大大提高儲(chǔ)氫量。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：

一種MIL-101(Cr)@AC復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）首先自制樹(shù)皮基活性炭（AC），進(jìn)而進(jìn)行高速球磨處理，球磨速度為10000轉(zhuǎn)/分鐘，時(shí)間10分鐘；

（2）將Cr(NO₃)₃·9H₂O，活性炭（AC），對(duì)苯二甲酸，鹽酸以及去離子水混合，在室溫下超聲、攪拌混合均勻；

（3）將混合液倒入反應(yīng)釜于烘箱中進(jìn)行水熱反應(yīng)，冷卻至室溫后進(jìn)行過(guò)濾，離心分離得到綠色的沉淀物，將沉淀物用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）洗滌3次；

（4）將洗滌后的沉淀物加入無(wú)水乙醇（ETOH）中，80℃溫度下水熱反應(yīng)12h，待冷卻后，離心收集產(chǎn)物，將所得產(chǎn)物繼續(xù)用無(wú)水乙醇洗滌三次，以徹底除掉溶劑DMF，然后抽濾得到固體物；

（5）將固體物放在烘箱中干燥，制得MIL-101(Cr)@ AC粉末。