[發明專利]一種以UiO-66作為吸附劑的氣相毛細管柱及其制作方法和應用

在審

• 申請號: 202310412862.4
• 申請日: 2023-04-18
• 公開（公告）號: CN116351405A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 張永智;趙雪;高乙寧;崔賀民
• 申請（專利權）人: 大連中匯達科學儀器有限公司
• 主分類號: B01J20/285
• 分類號: B01J20/285;B01J20/30;B01D53/02;C10G25/00;G01N30/56;G01N30/02
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 劉麗媛;鄧珂

本發明公開了一種UiO?66作為吸附劑的氣相毛細管柱及其制作方法和應用，其中制備方法，包括以下步驟：S1：向N,N?二甲基甲酰胺中加入四氯化鋯和對苯二甲酸混合均勻并轉移至密閉容器中；S2：將UiO?66溶液充入毛細管柱內，在恒定壓力和恒定溫度下反應，反應結束后冷卻至室溫；S3：向經步驟S2處理的毛細管柱內充入惰性氣體直至將毛細管柱內部液體吹出；S4：將經過步驟S3處理的毛細管柱裝入氣相色譜儀，通入惰性氣體，老化處理后冷卻至室溫。本發明公開的一種UiO?66作為吸附劑的氣相毛細管柱及其制作方法和應用，以對苯二甲酸作為有機僑聯分子，四價的鋯離子作為配位的金屬離子所生成的多孔配位聚合物作為毛細管柱固定相，以提高毛細管柱對低級烷烴的分離效果。

技術領域

本發明涉及毛細管柱技術領域，尤其涉及一種以UiO-66作為吸附劑的氣相毛細管柱及其制作方法和應用。

背景技術

色譜柱是氣相色譜的核心部件，在石油、化工、生物化學、醫藥衛生、食品工業、環保等多個領域有著廣泛的應用。氣相色譜固定相作為色譜柱的填充物，是混合氣體組分發生分離的部位，也是構成氣相色譜柱的核心材料。氣相色譜柱可以填裝/涂漬不同的固定液/吸附劑從而得到很多不同的色譜柱。根據制作方式的不同可以分成填充柱和毛細管柱兩大類。目前用于分離低級烷烴的氣相色譜柱主要是PLOT-Al₂O₃毛細管柱或者是填裝了γ型三氧化二鋁的填充柱。

金屬有機框架(MOF)材料是一類由有機配體和金屬離子進行配位自組裝形成的晶態有機無機雜化框架材料，這類材料具有孔結構均一、比表面積高、且孔結構和孔化學環境可調等優點，在氣體存儲與分離、催化、傳感、藥物傳輸等多個領域存在著廣泛的應用前景。同時，金屬有機框架材料也是一種潛在的氣相色譜固定相材料，在烷烴/烯烴、氫氣/甲烷、氧氣/氮氣等多組分氣體分析方面具有良好的應用前景。

然而，大多數MOFs材料的穩定性較差，這極大的限制了MOFs材料的發展。鋯(Zr)基金屬有機骨架材料UiO-66是由正八面體的Zr與12個有機配體對苯二甲酸配位連接而成。UiO-66不僅具有在813K下仍能保持穩定結構的熱穩定性，而且還具有一定的耐酸堿性，是目前金屬有機骨架材料中穩定性最好的材料之一，引起了人們的關注。但是目前金屬有機框架(MOF)材料作為色譜固定相大多采用填充柱的形式，以鋯(Zr)基金屬有機骨架材料UiO-66作為毛細管柱固定相的研究還未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以鋯基金屬有機骨架材料UiO-66作為吸附劑的氣相毛細管柱及其制作方法和應用，以對苯二甲酸作為有機僑聯分子，四價的鋯離子作為配位的金屬離子所生成的多孔配位聚合物，并將該聚合物作為毛細管柱固定相，以提高毛細管柱對低級烷烴的分離效果。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種以UiO-66作為吸附劑的氣相毛細管柱的制備方法，包括以下步驟：

S1：向N,N-二甲基甲酰胺中加入四氯化鋯和對苯二甲酸混合均勻，將混合液轉移至密閉容器中備用；

S2：將步驟S1制得的混合液充入毛細管柱內，在0.1Mpa的恒定壓力、溫度為120-150℃的條件下反應24h，反應結束后，冷卻至室溫；

S3：向經步驟S2處理的毛細管柱內充入惰性氣體，使混合液在毛細管內以20-30cm/min的速度勻速將毛細管柱內部液體吹出，繼續通入惰性氣體，持續2h；

S4：將經過步驟S3處理的毛細管柱裝入氣相色譜儀，通入惰性氣體，設定毛細管柱柱前壓0.15Mpa-0.2Mpa,設定老化溫度100℃持續1h，然后以20℃/min的升溫速度升溫到300℃，在300℃下保溫4h后冷卻至室溫。

進一步地，所述四氯化鋯和對苯二甲酸的重量比為0.2332：0.1661。

進一步地，所述混合液中還包括三氯化鈰，所述三氯化鈰、四氯化鋯、對苯二甲酸的重量比為0.21:0.02:0.1661。