[發明專利]一種ZIF-8基多孔碳材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210132390.2
• 申請日: 2022-02-14
• 公開（公告）號: CN114471520B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 于馨凝;許德軍;姜欣彤;張軍;倪章松;王茂
• 申請（專利權）人: 成都流體動力創新中心
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;B01J23/80;B01J35/10;B01J20/28;B01J20/20;B01J20/06;B01J20/04;C02F1/30;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/38
• 代理公司: 重慶恩洲知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 50263
• 代理人: 蘭渝宏

1.一種ZIF-8基多孔碳材料，其特征在于：所述ZIF-8基多孔碳材料以原位負載金屬鹽的ZIF-8材料為原料，通過熱解自活化的方法制備得到，所述ZIF-8基多孔碳材料具有微孔-介孔多級孔隙結構；所述原位負載金屬鹽的ZIF-8材料通過將金屬鹽溶解在含有鋅前驅體和有機配體的甲醇溶液中，采用溶劑熱合成的方法制備得到，其中所述金屬鹽中的金屬陽離子為K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Cu²⁺中的一種或多種。

2.根據權利要求1所述的一種ZIF-8基多孔碳材料，其特征在于：所述ZIF-8基多孔碳材料的所述微孔與所述介孔的比例為70%～80%:30%～20%。

3.一種ZIF-8基多孔碳材料的制備方法，其特征在于：包括下述步驟：

（1）制備負載金屬鹽的ZIF-8材料：

將鋅前驅體溶解在甲醇中，配置成濃度為0.15～0.3?mol/L的溶液，然后加入金屬鹽和2-甲基咪唑并攪拌溶解得混合溶液，攪拌1～6?h后將混合溶液轉移至高壓反應釜中，在90～130℃的溫度下保持1～12?h，自然冷卻至室溫后進行洗滌、離心分離和干燥，得到負載金屬鹽的ZIF-8材料；其中，金屬鹽中的金屬陽離子和鋅前驅體中的Zn²⁺的摩爾比為（0.05～0.5）︰1，2-甲基咪唑與鋅前驅體中的Zn²⁺的摩爾比為（2～4）︰1；所述金屬陽離子為K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Cu²⁺中的一種或多種；

（2）制備ZIF-8基多孔碳材料：

將步驟（1）制備得到的負載金屬鹽的ZIF-8材料置于管式爐中，管式爐抽至真空后密閉出口閥門升溫至600～900℃，熱解自活化1～5?h得到產物為ZIF-8基多孔碳材料。

4.根據權利要求3所述的一種ZIF-8基多孔碳材料的制備方法，其特征在于：所述鋅前驅體選自硝酸鋅、乙酸鋅、硫酸鋅、氯化鋅中的一種或多種。

5.根據權利要求3所述的一種ZIF-8基多孔碳材料的制備方法，其特征在于：所述金屬鹽中的陰離子為Cl^-、Br^-、NO₃^-、CO₃^2-、HCO₃^-、SO₄^2-、HSO₄^-、PO₄^3-、CH₃COOH^-、OH^-中的一種或多種。

6.根據權利要求3所述的一種ZIF-8基多孔碳材料的制備方法，其特征在于：所述離心分離的轉速為2000～4000?rpm/min，離心時間為3～5?min，所述干燥的干燥溫度為80～110℃。

7.根據權利要求3所述的一種ZIF-8基多孔碳材料的制備方法，其特征在于：所述管式爐升溫的升溫速率為1～20℃/min。

8.根據權利要求3所述的一種ZIF-8基多孔碳材料的制備方法，其特征在于：在熱解自活化過程中將管式爐的爐內壓力控制在0.12～0.15?MPa。

9.權利要求1或權利要求2所述的ZIF-8基多孔碳材料在吸附-光催化降解有機污染物中的應用。

10.權利要求3至8中任一項所述的制備方法得到的ZIF-8基多孔碳材料在吸附-光催化降解有機污染物中的應用。