本发明专利技术属于吸附材料技术领域，公开了一种MOFs复合吸附材料TED@Cu‑BTC及其制备方法。所述制备方法为：将ZnO溶解于去离子水和N,N‑二甲基甲酰胺中得到ZnO溶液；将Cu(NO3)2·3H2O溶解于去离子水中得到Cu(NO3)2溶液；将均苯三甲酸(BTC)和三乙烯二胺(TED)溶解于乙醇中得到有机配体溶液；然后将Cu(NO3)2溶液加入到ZnO溶液中，再加入有机配体溶液搅拌反应1～10min，反应产物经分离、洗涤、干燥和真空活化，得到产物。本发明专利技术由于三乙烯二胺(TED)的引入，减弱了材料对水蒸气的吸附作用力，增强其在湿度环境下的结构稳定性，同时又能保持对CO2有较高的吸附容量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于吸附材料
，具体涉及一种MOFs复合吸附材料TED@Cu-BTC及其制备方法。
技术介绍
温室气体CO2的大量排放引起的全球气候变暖是人类迄今为止面临的最为严重的全球环境问题。因此，对CO2进行捕获和封存将成为减少和控制CO2排放的有效手段之一。近年来，一类新兴多孔MOFs材料由于其超高比表面积和孔容，使其在气体吸附分离领域具有非常广阔的应用前景。其中的Cu-BTC(也称为：HKUST-1)是一种在常温常压条件下对气体具有优良吸附性能的材料之一。Aprea等(Paolo Aprea DC,Nicola Gargiulo,Fabio Iucolano,and Francesco Pepe.Modeling Carbon Dioxide Adsorption on Microporous Substrates Comparison between Cu-BTC Metal-Organic Framework and 13X Zeolitic Molecular Sieve[J].J Chem Eng Data.2010,55)报道了Cu-BTC在283K和1bar时对CO2的吸附容量高达7.0mmol/g，是目前公认的在低压下吸附CO2性能最好的MOF材料之一；Zeng(Zeng Y,Zhu X,Yuan Y,Zhang X,Ju S.Molecular simulations for adsorption and separation of thiophene and benzene in Cu-BTC and IRMOF-1 metal–organic frameworks[J].Separation and Purification Technology.2012,95:149-56.)研究了298K和8kPa条件下，Cu-BTC对苯的吸附容量高达5.39mmol·g-1；Qing等(Qing Min Wang DS,Martin BC,ulow*MLL,Shuguang Deng,FrankR.Fitch,Norberto O.Lemcoff,Jessica Semanscin.Metallo-organic molecular sieve for gas separation and purification[J].Microporous and Mesoporous Materials.2002,55:13)报道在295K和1bar条件下，Cu-BTC对乙烯的吸附量
接近6mmol·g-1。其吸附性能已经远高于传统的活性炭和分子筛以及硅胶类吸附材料。然而，在实际应用中，水蒸汽无处不在，由于Cu-BTC的水稳定性比较差，一旦与水汽接触，其结构很快坍塌(DeCoste JB,Peterson GW,Schindler BJ,Killops KL,Browe MA,Mahle JJ.The effect of water adsorption on the structure of the carboxylate containing metal–organic frameworks Cu-BTC,Mg-MOF-74,and UiO-66[J].Journal of Materials Chemistry A.2013,1(38):11922-32；Schoenecker PM,Carson CG,Jasuja H,Flemming CJ,Walton KS.Effect of water adsorption on retention of structure and surface area of metal–organic frameworks[J].Industrial&Engineering Chemistry Research.2012,51(18):6513-9；Küsgens P,Rose M,Senkovska I,H,Henschel A,Siegle S,et al.Characterization of metal-organic frameworks by water adsorption[J].Microporous and Mesoporous Materials.2009,120(3):325-30)，这一不足在很大程度上限制了它的实际应用。因此，如何提高其水汽稳定性，已成为许多研究者重点解决的问题之一。例如，DeCoste等(Decoste JB,Peterson GW,Smith MW,Stone CA,Willis CR.Enhanced Stability of Cu-BTC MOF via Perfluorohexane Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition[J].Journal of the American Chemical Society.2012,134(3):1486-9；Decoste JB,Peterson GW.Preparation of hydrophobic metal-organic frameworks via plasma enhanced chemical vapor deposition of perfluoroalkanes for the removal of ammonia[J].JoVE(Journal of Visualized Experiments).2013(80):e51175-e)通过应用硅烷修饰Cu-BTC材料的表面，使其具有疏水性来达到水稳定的效果，研究结果表明接触角从60°增加了一倍，修饰后的材料具有较好的疏水性能；Mustafa等(Mustafa D,Breynaert E,Bajpe SR,Martens JA,Kirschhock CE.Stability improvement of Cu3(BTC)2 metal–organic frameworks under steaming conditions by encapsulation of a Keggin polyoxometalate[J].Chemical Communications.2011,47(28):8037-9)将多金属氧簇(POMs)添加到Cu-BTC材料中，虽然会使材料在210℃下具有良好的水稳定性，但是添加POMs会阻塞材料的孔隙结构，导致孔容降低，使材料的吸附性能下降。Li等(Li Y,Miao J,Sun
X,Xiao J,Li Y,Wang H,et al.Mechanochemical synthesis of Cu-BTC@GO with enhanced water stability and toluene adsorption capacity[J].Chemical Engineering Journal.2016,298:191-7)报道了采用化学机械法制备了一种Cu-BTC和氧化石墨GO的复合材料Cu-BTC@GO，结果表明此复合材料不仅对CO2吸附容量有所提高，更重要的是其水稳定性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种MOFs复合吸附材料TED@Cu‑BTC的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：(1)将ZnO溶解于去离子水中，超声分散后加入N,N‑二甲基甲酰胺，得到ZnO溶液；将Cu(NO3)2·3H2O溶解于去离子水中，得到Cu(NO3)2溶液；将均苯三甲酸和三乙烯二胺溶解于乙醇中，得到有机配体溶液；(2)将步骤(1)得到的Cu(NO3)2溶液加入到ZnO溶液中，搅拌混合均匀，再加入有机配体溶液，搅拌反应1～10min得到含反应产物TED@Cu‑BTC的蓝色溶液，将溶液用有机滤膜进行过滤，固体产物依次经乙醇浸泡、离心和干燥，得到蓝色的TED@Cu‑BTC固体粉末；(3)将步骤(2)所得固体粉末进行真空活化，得到TED@Cu‑BTC吸附材料。
【技术特征摘要】
1.一种MOFs复合吸附材料TED@Cu-BTC的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：(1)将ZnO溶解于去离子水中，超声分散后加入N,N-二甲基甲酰胺，得到ZnO溶液；将Cu(NO3)2·3H2O溶解于去离子水中，得到Cu(NO3)2溶液；将均苯三甲酸和三乙烯二胺溶解于乙醇中，得到有机配体溶液；(2)将步骤(1)得到的Cu(NO3)2溶液加入到ZnO溶液中，搅拌混合均匀，再加入有机配体溶液，搅拌反应1～10min得到含反应产物TED@Cu-BTC的蓝色溶液，将溶液用有机滤膜进行过滤，固体产物依次经乙醇浸泡、离心和干燥，得到蓝色的TED@Cu-BTC固体粉末；(3)将步骤(2)所得固体粉末进行真空活化，得到TED@Cu-BTC吸附材料。2.根据权利要求1所述的一种MOFs复合吸附材料TED@Cu-BTC的制备方法，其特征在：步骤(1)中所述ZnO与Cu(NO3)2·3H2O的摩尔比为(0.5～0.8):1。3.根据权利要求1所述的一种MOFs复合吸附材料T...
【专利技术属性】
技术研发人员：李忠，李浩，周欣，肖静，夏启斌，王勋，王兴杰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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