一种MOFs@纸浆纤维复合材料及其成型制备方法技术

本发明专利技术属于多孔材料成型技术领域，公开了一种MOFs@纸浆纤维复合材料及其成型制备方法。所述方法为：将原木纸浆纸用过氧化氢溶液进行预处理，然后将其分散于蒸馏水中得到纸浆溶液；将MOFs粉末材料加入到纸浆溶液中，得到混合纸浆；然后将混合纸浆过滤，烘干，真空干燥，得到片状MOFs@纸浆纤维复合材料。本发明专利技术将原始粉末形态的MOFs材料负载于柔韧性高的纸浆纤维上，具有易于使用、回收方便和可重复利用的优点，具有很好的实际应用潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于多孔材料成型
，具体涉及一种MOFsO纸浆纤维复合材料及其 成型制备方法。
技术介绍
随着工业的迅速发展，人们对化石能源如煤、石油、天然气等大量的需求和消耗， 造成了大气中CO 2量急剧上升，由此带了气候变暖、冰川融化、海平面上升、极端天气等一 系列的环境问题。另外，工业生产、汽车尾气、建筑装修等也排放了大量的可挥发性有机物， 即VOCs，这不仅进一步加剧了环境污染，同时VOCs本身对人体的慢性毒害作用也严重威胁 到人类的健康。因此，对〇) 2和VOCs气体的吸附和分离为目前一大科研热点。 近年来，金属-有机骨架（Metal-Organic Frameworks，MOFs)作为一族新兴的微 孔/介孔材料，由于具有很高的比表面积、发达的孔隙结构、稳定性好、孔道可调以及可根 据目标要求作化学修饰等优点，使得MOFs材料在有害气体吸附分离方面具有广阔的应用 前景。其中，MIL-IOl(Cr)因其超大的比表面积、发达的孔隙结构和不饱和的金属位点，在 0) 2和VOCs气体吸附上有出色的表现，是一种非常优良的吸附材料。 MOFs虽然在0)2和VOCs等气体吸附上有良好的吸附效果，但其直接应用仍存在一 些瓶颈问题。主要是合成得到的MOFs材料，都是粉末状的晶体材料，容易被气体吹跑而不 易回收，若装填在柱子，又会导致柱的压降很大，这大大地限制了其在工业中的应用。因此 要把MOFs应用于实际吸附0) 2和VOCs过程，必须对其成型或固定化。 目前国际上，已有些关于MOFs材料固定成型的报道。例如，Fernandez通过二 次晶种生长法在堇青石上固定MIL-101 (Cr)用于四氢化萘的催化（Ramos-Fernandez，E. V. ,M. Garcia-Domingos, J. Juan-Alcaniz, et al. MOFs meet monoliths!Hierarchical structuring metal organic framework catalysts. Applied Catalysis AiGeneralj 2011. 391 (1-2) :p. 261-267)。另外，据 Balakrishnan 报道，HKUST-I 可在嫁接了羧基官能团 的玻璃碳板上生长成型（Sivakumar Ba lakrishnan，Alison J.Downard，Shane G. Telfer. HKUST-lgrowth on glassy carbon · Mater. Chem.，2011，21，19207) a Rose 通过静电 纺丝的方法在聚合纤维上成功固定MIL-100 (Fe)和HKUST-I (Rose, Μ.，B. B6hringer, M.Jolly, et al. MOF Processing by Electrospinning for Functional Textiles. Advanced Engineering Materials,2011· 13(4):p. 356-360)。然而，这些 MOFs 材料的成型 固定技术要么是成型载体价高难得，要么是由于载体缺少有效固定MOFs晶体的化学基团 从而导致成型方法繁琐，因而实用性不高。
技术实现思路
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种 MOFsO纸浆纤维复合材料成型制备方法。 本专利技术的另一目的在于提供一种由上述方法制备得到的MOFsO纸浆纤维复合材 料。 本专利技术目的通过以下技术方案实现： 一种MOFsO纸浆纤维复合材料成型制备方法，所述方法包括以下制备步骤： (1)将原木纸浆纸与过氧化氢溶液混合，搅拌使纸均匀分散成纸浆，加热进行氧化 反应，反应完成后冷却至室温，过滤，洗涤，干燥，得到预处理的原木纸浆纸； (2)将经过步骤（1)预处理的原木纸浆纸在蒸馏水中搅拌形成纸浆均匀分散，得 到纸浆溶液； (3)将MOFs粉末材料加入到步骤⑵中所得的纸浆溶液中，并继续搅拌，得到混合 纸浆； (4)将步骤（3)中所得的混合纸浆过滤，烘干，真空干燥，得到片状MOFsO纸浆纤维 (MOFsOPF)复合材料。 步骤（1)中所述的过氧化氢溶液是指摩尔浓度为1~3mol/L的过氧化氢溶液；所 述原木纸浆纸与过氧化氢溶液的质量比为1: (100~500)。 步骤⑴中所述的氧化反应优选在70~100°C温度下反应6~12h ;所述的洗涤 是指用蒸馏水洗涤；所述的干燥是指在40~60°C温度条件下干燥。 步骤（1)、步骤（2)和步骤（3)中所述的搅拌是指在室温（25°C )下搅拌0. 5~ 5h〇 步骤⑵中所述预处理的原木纸浆纸与蒸馏水的质量比为1: (100~500)。 步骤（3)中所述MOFs粉末材料的加入量为预处理的原木纸浆纸与MOFs粉末材料 总质量的20%~70%。 所述的MOFs粉末材料优选MIL-101 (Cr)晶体粉末材料;MIL-101 (Cr)晶体粉末材 料在使用前于80~150°C烘干并于150~250°C真空干燥活化。 步骤（4)中所述的烘干是指在30~50°C烘干；所述的真空干燥是指在100~ 200 °C真空干燥。 -种MOFsO纸浆纤维复合材料，通过上述方法制备得到。 一种MIL-101 (Cr) @纸浆纤维（MIL-101 (Cr) @PF)复合材料，通过上述方法制备得 到。 本专利技术的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果： (1)本专利技术采用天然纸浆纤维作为MOFs粉末材料的成型载体，天然纸浆纤维柔韧 性高，使用方便，而且天然纸浆纤维廉价易得，成本较低； (2)本专利技术的MOFsO纸浆纤维复合材料相对于原始粉末形态的MOFs材料，具有易 于使用、回收方便和可重复利用的优点，具有很好的实际应用潜力； (3)本专利技术通过对天然纸浆纤维进行氧化预处理，使得处理后的纸浆纤维具有大 量的羟基和羧基，增强了基体材料对MOFs粉末材料的附着能力； (4)本专利技术的成型制备方法过程简易有效，工艺性强，重复性好。【附图说明】 图1为实施例3的纸浆纤维在预处理前后的FTIR图； 图2为实施例3得到的50% MIL-101 (Cr) OPF与MIL-101 (Cr)及纸浆纤维的PXRD 谱图； 图3和图4分别为实施例3得到的50% MIL-101 (Cr)OPF与MIL-101 (Cr)的SEM 图； 图5为实施例3得到的50% MIL-101 (Cr)OPF与MIL-101 (Cr)及纸浆纤维的热重 曲线图； 图6为实施例4得到的67% MIL-101 (Cr)OPF用可调频率的恒温振荡器在2Hz和 4Hz条件下的抗震性能测试结果图； 图7为各实施例得到的MIL-101 (Cr) OPF与原始MIL-101 (Cr)晶体粉末的吸附CO2 性能测试结果图； 图8为各实施例得到的MIL-101 (Cr)OPF与原始MIL-101 (Cr)晶体粉末的苯吸附 性能测试结果图。【具体实施方式】 下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限 于此。 以下实施例所使用的MIL-101 (Cr)晶体粉末通过以下方法制备：首先，把九水硝 酸络（4. 0g，10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MOFs@纸浆纤维复合材料成型制备方法，其特征在于：所述方法包括以下制备步骤：(1)将原木纸浆纸与过氧化氢溶液混合，搅拌使纸均匀分散成纸浆，加热进行氧化反应，反应完成后冷却至室温，过滤，洗涤，干燥，得到预处理的原木纸浆纸；(2)将经过步骤(1)预处理的原木纸浆纸在蒸馏水中搅拌形成纸浆均匀分散，得到纸浆溶液；(3)将MOFs粉末材料加入到步骤(2)中所得的纸浆溶液中，并继续搅拌，得到混合纸浆；(4)将步骤(3)中所得的混合纸浆过滤，烘干，真空干燥，得到片状MOFs@纸浆纤维复合材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠，周珍宇，肖静，夏启斌，程柏华，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44