[發(fā)明專利]一種金屬有機(jī)框架吸附材料的制備方法及其所得到的吸附材料

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111176566.6
• 申請(qǐng)日: 2021-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113797896A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舒沙沙;苗麗坤;孫煒煒;蔡超;劉吟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司;武漢黃鶴樓香精香料有限公司
• 主分類號(hào): B01J20/22
• 分類號(hào): B01J20/22;B01J20/30;B01D53/02;A24D3/14
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 邵捷

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬有機(jī)框架吸附材料的制備方法及其所得到的吸附材料，該制備方法包括合成步驟和后處理步驟，所述后處理步驟對(duì)合成步驟所獲得的產(chǎn)物進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為250℃至400℃，煅燒時(shí)間為2.5 h至5h。在對(duì)合成的吸附材料進(jìn)行本發(fā)明中的后處理后，晶型發(fā)生改變，其表面變得更為粗糙，比表面積增大，煅燒后可達(dá)到400~600 m2/g，對(duì)卷煙燃燒后小分子有害氣體（例如CO、NO等）的吸附量顯著增加。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬有機(jī)框架吸附材料的制備方法及其所得到的吸附材料。

背景技術(shù)

由于對(duì)卷煙降焦減害的要求不斷提高，特性吸附材料能夠在降低煙氣有害成分釋放量等方面具有重要作用，因此濾棒添加材料一直是煙草行業(yè)的研究熱點(diǎn)。

國(guó)外濾棒卷煙應(yīng)用之初就開(kāi)始了降焦減害濾棒添加材料的研究，并隨之產(chǎn)生了大量的研究文獻(xiàn)和技術(shù)專利。而國(guó)內(nèi)主要是通過(guò)卷煙材料制備、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系等方面開(kāi)展研究，研發(fā)出一批具有良好吸附降焦效果的特性材料。目前所報(bào)道的具有降焦減害功效的特性材料，主要有碳材料、金屬催化類材料等，近年來(lái)研究的較多的是金屬有機(jī)框架（MOFs）。

金屬有機(jī)框架（MOFs）也被稱為多孔配位聚合物（PCPs），有多孔且結(jié)構(gòu)可控的特點(diǎn)，為其作為氣體小分子檢測(cè)、吸附和分離提供了優(yōu)勢(shì)。正是由于MOFs 具有高比表面積、高孔隙率、高穩(wěn)定性、可修飾的隧道內(nèi)環(huán)境等特性，逐漸成為潛在的選擇性吸附卷煙煙氣中小分子的高效材料。例如專利授權(quán)公告號(hào)CN104497055B公開(kāi)的一種金屬有機(jī)骨架材料的制備方法，采用水熱法或加熱回流法合成金屬有機(jī)骨架材料，所述金屬有機(jī)骨架材料為金屬有機(jī)骨架MOF(Fe)材料。通過(guò)添加金屬有機(jī)骨架MOF(Fe)材料到卷煙濾棒中，能夠有效降低卷煙主流煙氣中有害成分如氨和苯并[a]芘的含量。并且對(duì)環(huán)境友好，保證了卷煙添加材料后的對(duì)人體的安全性。其去除率僅百分之十幾，去除效果有待于提升。又如公開(kāi)號(hào)為CN112745512A、公開(kāi)日為2021年05月04日公開(kāi)的基于金屬銅的銅金屬-有機(jī)框架材料，其制備方法包括如下述步驟：S1：二水合氯化銅，苯并咪唑二酸和碳酸鈉加入到N,N-二甲基甲酰胺溶液中；S2：將步驟S1得到的溶液降至室溫后，調(diào)節(jié)pH，升溫至80℃，降至室溫；S3：將溶液過(guò)濾，得到沉淀物，用N,N-二甲基甲酰胺溶液清洗沉淀物，在高溫干燥后研磨，得到銅金屬-有機(jī)框架材料；S4：將步驟S3得到的金屬有機(jī)框架材料依次甲醇、二氯甲烷各進(jìn)行浸泡三天；S5：將步驟S4得到的金屬有機(jī)框架材料在真空條件下活化；得到除去溶劑后的金屬有機(jī)框架材料。以解決煙草中的甾醇分子大結(jié)構(gòu)物質(zhì)從卷煙中去除的技術(shù)問(wèn)題，其具有孔徑大，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率高，吸附高的優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)于例如CO等小分子物質(zhì)，去除效果不明顯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種金屬有機(jī)框架吸附材料的制備方法，對(duì)現(xiàn)有的金屬有機(jī)框架媳婦材料的制備方法進(jìn)行改進(jìn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)卷煙的降焦，尤其是燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的小分子有害氣體的吸附。

本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種金屬有機(jī)框架吸附材料的制備方法，包括合成步驟和后處理步驟，所述后處理步驟對(duì)合成步驟所獲得的產(chǎn)物進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為250℃至400℃，煅燒時(shí)間為2.5 h至5h。

在對(duì)吸附材料吸附效果的研究中，要改善吸附效果，通常是提高材料的多孔性。本發(fā)明的發(fā)明人也致力于金屬有機(jī)框架吸附材料的吸附效果研究，研究發(fā)現(xiàn)，在孔密度達(dá)到一定后，在增加孔的數(shù)量，對(duì)卷煙燃燒后小分子有害氣體的吸附量無(wú)明顯增加。保溫時(shí)間太短，少于2.5小時(shí)，達(dá)不到反應(yīng)效果，煅燒活化不充分；保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)5小時(shí)，有可能破壞晶體結(jié)構(gòu)。

在對(duì)合成的吸附材料進(jìn)行本方案中的后處理后，晶型發(fā)生改變，其表面變得更為粗糙，比表面積增大，煅燒后可達(dá)到400~600 m2/g，未經(jīng)過(guò)煅燒的比表面積僅在200~350 m2/g。對(duì)卷煙燃燒后小分子有害氣體（例如CO、NO等）的吸附量顯著增加。