一种金属有机框架复合材料、制备方法及用途技术

本发明专利技术公开了一种金属有机框架复合材料的制备方法，包括：步骤1，配置LiCl溶液，LiCl的质量浓度为2

【技术实现步骤摘要】
一种金属有机框架复合材料、制备方法及用途


[0001]本专利技术涉及复合材料领域，具体涉及一种金属有机框架复合材料、制备方法及用途。

技术介绍

[0002]目前，世界上有5亿的人口全年都面临着严重的水资源短缺问题。满足人类对淡水日益增长的需求，同时保护生态系统，将是本世纪最困难和最重要的挑战之一。大气中的水含量占其他淡水资源的10％左右，而且在大气环流的作用下，空气中的水分含量几乎不变，基于此，大气可在任何地方、任何时候提供13 000万亿升水。近年来，基于太阳能驱动的空气取水(AWH)系统得到了相关研究。对于将太阳能吸附式空气取水器投入实际应用中，除了在设备上进行改进外，吸附剂的性能在很大程度上决定了它的发展。
[0003]常见的物理吸附材料有硅胶、沸石等，该类材料由于与水的强相互作用导致不易解吸出液态水。对于化学吸附材料如吸湿性盐(LiCl、CaCl2)，该类材料对设备具有腐蚀性，而且易潮解，不利于推广到实际应用。新型复合材料多孔基质复合盐(CSPM)可以克服以上缺点，该类材料以多孔基质为基体，无机盐为活性成分，无机盐的目的是提高多孔材料的吸水能力，多孔材料的基体可以避免无机盐在AWH过程中出现潮解和膨胀等缺点.然而传统的多孔基质由于孔隙率较低，使得CSPM中无机盐含量较低。
[0004]金属有机框架材料(MOF)以金属离子或金属离子簇为中心，由多官能团的功能化有机配体组成，是一种具有规则纳米孔道的网状结构多孔材料，该类材料具有较好的化学稳定性、结构多样性、且功能化可调节孔径。大量的实验研究表明，金属有机框架材料在气体分离、催化、吸附方面具有广阔的应用前景。目前，由于MOFs具有亲水性，也被提出用作水吸附材料。然而，只有少数的报道提出将其用于太阳能吸附式空气取水中。这是由于MOFs材料在制备方法、吸附性能、结构稳定方面有待改善。因此，提高MOFs材料的水吸附性能并使其具有较强的结构稳定性有利于推广其实际应用。
[0005]在太阳能吸附式空气取水实际应用中，吸附材料的水热稳定性尤为重要，UiO
‑
66是目前MOF材料中结构稳定、制备成本较低的一种多孔材料，具有潜在的应用前景，但其不足之处为亲水性不够强。针对此问题，本项目专利技术了一种提高金属有机框架材料UiO
‑
66水吸附性能的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对金属有机框架材料UiO
‑
66亲水性能不够强的问题，提出一种提高UiO
‑
66水吸附性能的方法。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种金属有机框架复合材料的制备方法，包括：
[0008]步骤1，配置LiCl溶液，LiCl的质量浓度为2
‑
20％；
[0009]步骤2，将金属有机框架UiO
‑
66干燥直至其重量不发生变化；
[0010]步骤3，将干燥后的金属有机框架UiO
‑
66浸渍于LiCl溶液中，静置10
‑
14h；
[0011]步骤4，取出浸渍LiCl后的金属有机框架UiO
‑
66，干燥至其重量不发生变化，得到金属有机框架复合材料UiO
‑
66@LiCl。
[0012]优选地，步骤2中金属有机框架UiO
‑
66的制备方法为：
[0013]步骤2.1，将八水氧氯化锆溶解于DMF中，搅拌均匀，得到溶液A；
[0014]步骤2.2，将对苯二甲酸溶解于DMF中，搅拌均匀，得到溶液B；
[0015]步骤2.3，将溶液A和溶液B均匀混合得到溶液C，其中，八水氧氯化锆和对苯二甲酸的物质的量比为(0.5
‑
1.2)：(0.5
‑
1.2)；
[0016]步骤2.4，将溶液C放入含有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜内，再将高压反应釜放入烘箱中反应；
[0017]步骤2.5，反应结束后，待高温反应釜冷却，得到反应后的固体产物；
[0018]步骤2.6，使用DMF溶液洗涤固体产物，过滤，干燥，研磨，得到所述的金属有机框架UiO
‑
66。
[0019]优选地，步骤2.4中，高压反应釜在110
‑
150℃的烘箱中反应24
‑
36h。
[0020]优选地，步骤2.6中，洗涤固体产物的方法为，反复洗涤2
‑
3次，每次12
‑
24h。
[0021]优选地，步骤2.6中，干燥固体产物的方法为，在110
‑
150℃的烘箱中干燥12
‑
24h。
[0022]本专利技术还提供了一种金属有机框架复合材料。
[0023]本专利技术还提供了一种金属有机框架复合材料的用途，所述的金属有机框架复合材料用于制备吸附材料。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025]实现UiO
‑
66与LiCl的结合，制备出水吸附性能较好的UiO
‑
66@LiCl复合吸附材料，在相对较低的温度下即可发生解吸，且具有较高的循环稳定性和水热稳定性。
附图说明
[0026]图1a为本专利技术制备的金属有机框架UiO
‑
66的SEM图。
[0027]图1b为本专利技术制备的金属有机框架复合材料UiO
‑
66L5的SEM图。
[0028]图1c为本专利技术制备的金属有机框架复合材料UiO
‑
66L10的SEM图。
[0029]图1d为本专利技术制备的金属有机框架复合材料UiO
‑
66L15的SEM图。
[0030]图2为本专利技术制备的金属有机框架和金属有机框架复合材料平衡吸附量示意图。
[0031]图3为本专利技术制备的金属有机框架和金属有机框架复合材料氮气吸附量示意图。
[0032]图4a为本专利技术制备的金属有机框架UiO
‑
66和金属有机框架复合材料UiO
‑
66@LiCl在65℃下的解吸量示意图。
[0033]图4b为本专利技术制备的金属有机框架UiO
‑
66和金属有机框架复合材料UiO
‑
66@LiCl在85℃下的解吸量示意图。
[0034]图4c为本专利技术制备的金属有机框架UiO
‑
66和金属有机框架复合材料UiO
‑
66@LiCl在100℃下的解吸量示意图。
[0035]图4d为本专利技术制备的金属有机框架UiO
‑
66和金属有机框架复合材料UiO
‑
66@LiCl在120℃下的解吸量示意图。
具体实施方式
[0036]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤1，配置LiCl溶液，LiCl的质量浓度为2
‑
20％；步骤2，将金属有机框架UiO
‑
66干燥直至其重量不发生变化；步骤3，将干燥后的金属有机框架UiO
‑
66浸渍于LiCl溶液中，静置10
‑
14h；步骤4，取出浸渍LiCl后的金属有机框架UiO
‑
66，干燥至其重量不发生变化，得到金属有机框架复合材料UiO
‑
66@LiCl。2.如权利要求1所述的金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中金属有机框架UiO
‑
66的制备方法为：步骤2.1，将八水氧氯化锆溶解于DMF中，搅拌均匀，得到溶液A；步骤2.2，将对苯二甲酸溶解于DMF中，搅拌均匀，得到溶液B；步骤2.3，将溶液A和溶液B均匀混合得到溶液C，其中，八水氧氯化锆和对苯二甲酸的物质的量比为(0.5
‑
1.2)：(0.5
‑
1.2)；步骤2.4，将溶液C放入高压反应釜内，再将高压反应釜放...

【专利技术属性】
技术研发人员：张真真，赵惠忠，张晶，侯宏伟，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：