[發明專利]一種混金屬MOF及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110890919.2
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113441114A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 茹琳;牛雅琳;劉琳;韓正波;吳博涵
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;B01D53/04
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發明涉及一種混金屬MOF及其制備方法和應用。采用的技術方案是：稱取硝酸氧鋯溶液和硝酸鈰銨溶液，混合均勻后，依次加入對苯二甲酸、N,N?二甲基甲酰胺和甲酸，混合均勻，得混合液；將所得混合液，置于超聲波反應器中，于323±10K下，超聲作用20?40min；冷卻到室溫，離心，用N,N?二甲基甲酰胺和丙酮依次洗滌并干燥，得目標產物。本發明制備的混金屬MOF對二氧化碳具有優良的吸附效果。該混金屬MOF的制備方法與液相合成方法相比，具有條件溫和，產率高，可規模化生產等特點。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，具體涉及一種混金屬MOF即Zr/Ce-UiO-66的制備方法及其應用。

背景技術

MOFs(Metal Organic Framework)是指金屬離子與有機配體形成的具有周期性網絡結構的晶體多孔材料。MOFs具有與傳統沸石材料相似的納米級孔道和籠結構，同時具有結構多樣、孔徑易調節和比表面積大等優勢。絕大多數MOFs材料結構中周期性重復排列的結構單元的種類有限，導致孔道結構和環境相對單一。這種單一性使其自身具有的功能不能滿足飛速提高的實際應用需求。而混金屬MOFs通過引入多種構筑單元豐富了MOFs材料的孔道結構和環境。與單元MOFs材料的機械混合相比，混金屬MOFs不同構筑單元之間可能存在的協同作用更易提供較為優良的性質和功能。目前，混金屬MOFs在吸附與分離、能源儲存和轉化、異相催化等應用領域受到研究者們的高度關注。

環境問題和能源短缺是當前全球面臨的重大挑戰，也是我國實施可持續發展戰略必須優先考慮的重大課題。二氧化碳是一種可以引起溫室效應的溫室氣體。隨著經濟的發展和工業的進步，主要由煤炭、石油和天然氣燃燒排放的氣體，使大氣中二氧化碳水平進一步升高。全世界面臨能源枯竭和溫室氣體造成的全球變暖及氣候變化，這種情況在發展中國家尤為明顯，所以，有效控制和降低二氧化碳排放亦成為亟待解決的問題之一，因此，開發具有大吸附容量的CO₂吸附劑尤為重要。

發明內容

本發明的目的是通過簡單、快速的方法合成一種混金屬MOF即Zr/Ce-UiO-66，并研究其作為二氧化碳吸附材料的性能。

本發明采用的技術方案是：一種混金屬MOF，所述混金屬MOF是負載了金屬鋯和鈰的金屬有機骨架材料Zr/Ce-UiO-66，按摩爾比，Zr:Ce＝(1-5):(5-1)。

一種混金屬MOF的制備方法，包括如下步驟：

1)稱取硝酸氧鋯溶液和硝酸鈰銨溶液，混合均勻后，依次加入對苯二甲酸(H₂DBC)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和甲酸(HCOOH)，混合均勻，得混合液；

2)將所得混合液，置于超聲波反應器中，于323±10K下，超聲作用20-40min；

3)冷卻到室溫，離心，用DMF和丙酮依次洗滌并干燥，得目標產物。

優選的，上述的制備方法，按摩爾比，鋯離子與鈰離子的和:對苯二甲酸＝1:1。

本發明提供的一種混金屬MOF作為吸附材料在吸附二氧化碳中的應用。

優選的，方法如下：將混金屬MOF置于容器中，控制溫度為273-298K，通入CO₂，靜置吸附。更優選的，控制溫度為273K。

本發明的有益效果是：

1、本發明制備的混金屬MOF，制備方法簡單，產率高，具有很大的應用前景。混金屬MOF通過引入多種構筑單元豐富了MOF材料的孔道結構和環境，對二氧化碳吸附效果較好。

2、本申請的一種混合金屬MOF材料的制備方法，全程采用超聲法，實現了混合金屬MOF條件溫和下的快速合成。此類材料對CO₂具有較高的吸附能力，可用于工業CO₂的高效吸附。

附圖說明