[發明專利]金屬有機骨架成型材料及其制備方法、應用

在審

• 申請號: 202210077995.6
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114479103A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 李松;陳浩;王翌琛;劉治魯;涂正凱;蔡姍姍
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳燕琳

本發明涉及一種金屬有機骨架成型材料，包括金屬有機骨架粉末材料以及粘結劑，所述金屬有機骨架粉末材料與所述粘結劑的質量比為(7～22):1；所述金屬有機骨架成型材料的比表面積、微孔體積以及總孔體積均大于等于所述金屬有機骨架粉末材料的比表面積、微孔體積以及總孔體積的75％。金屬有機骨架成型材料由金屬有機骨架粉末材料以及粘結劑按照特定的質量比混合并制成型，比表面積以及孔體積的損失小，晶體結構保持完好，具有良好的吸附性能，在吸附材料領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及多孔吸附材料技術領域，特別是涉及一種金屬有機骨架成型材料及其制備方法、應用。

背景技術

制冷技術在日常生活以及工業生產中是一種常見技術，吸附式制冷作為一種環境友好型制冷方式受到廣泛關注，但傳統的吸附劑(如硅膠、沸石、活性炭等)存在吸附量低、工況要求苛刻、熱穩定性差等缺點，導致系統制冷效率低，難以滿足實際應用要求。

金屬有機骨架材料是由無機金屬離子或金屬團簇與有機配體自組裝形成的一類具有規則孔道或孔穴結構的晶態多孔材料。作為一種新興多孔材料，具金屬有機骨架材料有結構多樣、比表面積高、孔體積大、結構可調等優點，在吸附式制冷、催化、氣體儲存等領域具有廣闊的應用前景。然而，傳統合成的金屬有機骨架材料通常為粉末狀，在實際工業應用中可能會導致如管道堵塞、床層壓降過大等問題。

與粉末狀的金屬有機骨架材料相比，金屬有機骨架成型材料不僅具有較大的尺寸和一定的形狀，還具有較高的堆積密度，可避免粉塵污染，因此，研究出一種效果優良的成型技術是金屬有機骨架材料實現工業化應用的重要一步。目前，能夠實現商業應用的金屬有機骨架成型材料類吸附劑屈指可數，且大多數金屬有機骨架成型材料與其在粉末狀態時相比，吸附性能下降嚴重，限制了其進一步應用。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠提高吸附性能的金屬有機骨架成型材料及其制備方法、應用。

本發明提供一種金屬有機骨架成型材料，包括金屬有機骨架粉末材料以及粘結劑，所述金屬有機骨架粉末材料與所述粘結劑的質量比為(7～22):1；

所述金屬有機骨架成型材料的比表面積、微孔體積以及總孔體積均大于等于所述金屬有機骨架粉末材料的比表面積、微孔體積以及總孔體積的75％。

在其中一個實施例中，所述金屬有機骨架粉末材料與所述粘結劑的質量比為(9～20):1。

在其中一個實施例中，所述金屬有機骨架粉末材料為MIL-100(Fe)粉末、MIL-101(Cr)粉末以及MIL-53(Al)粉末中的一種或多種的混合。

在其中一個實施例中，所述粘結劑為羥乙基纖維素、蔗糖、硅溶膠、聚乙烯醇縮丁醛、聚醚酰亞胺、多水高嶺土、玉米淀粉、甲基纖維素、聚苯乙烯以及丙烯酸樹脂中的一種或多種的混合。

在其中一個實施例中，所述的金屬有機骨架成型材料的粒徑為1mm～4mm。

本發明還提供一種如上述任一實施例中所述的金屬有機骨架成型材料的制備方法，包括如下步驟：

將所述粘結劑與溶劑混合，攪拌，形成粘結液；

將所述粘結液加入所述金屬有機骨架粉末材料中，攪拌，形成混合漿料；

將所述混合漿料轉移至模具中，烘干，粉碎，篩分，形成所述金屬有機骨架成型材料。

在其中一個實施例中，所述溶劑為水、乙醇以及甲醇中的一種或多種的混合。

在其中一個實施例中，所述粘結液中粘結劑的質量分數為2％～15％。

在其中一個實施例中，在形成所述粘結液的過程中，攪拌轉速為100rpm～800rpm，攪拌時間為20min～100min；和/或