一种大分子-金属络合物在可逆捕集氨气中的应用制造技术

本发明专利技术公开一种大分子

【技术实现步骤摘要】
一种大分子
‑
金属络合物在可逆捕集氨气中的应用


[0001]本专利技术涉及氨气吸附
，具体涉及的是一种大分子
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金属络合物在可逆捕集氨气中的应用。

技术介绍

[0002]氨气(NH3)与我们生产生活息息相关，可用于生产人造肥料和一些军事和商业产品，包括炸药、制冷剂、药品、合成纤维等。由于其具有可利用的能量密度，NH3也是一种潜在的燃料。然而，氨气在利用过程中不可避免的泄漏对环境和人类健康造成了巨大的有害影响。在这些具有一定风险的相关应用中，具有储存更多NH3的能力的吸附剂受到了广泛关注。
[0003]传统多孔材料，如活性炭、沸石等，被研究用于捕获和分离NH3时表现出低吸收率、低选择性和在某些情况下的不可逆储存，应用上受到了限制。具有高比表面积和Lewis/酸性位点的另一类多孔材料—金属有机骨架材料(MOFs)被认为是潜在的更理想捕获碱性氨气的吸附剂，但由于NH3与MOFs之间的强配位作用以及MOFs骨架的塌陷，实现可逆的氨吸附存在困难。如Chang Seop Hong等[Angew.Chem.Int.Ed.10.1002/anie.202012552]利用Zn2(dobpdc)在吸附氨气3个循环后，PXRD谱图发生变化，氨气吸附量也下降。
[0004]有鉴于此，本案提出一种大分子
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金属络合物在可逆捕集氨气中的潜在应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种大分子
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金属络合物在可逆捕集氨气中的应用，该大分子
‑
金属络合物作为捕集剂，能高效吸附氨气，并实现回收和重复利用，具有可逆捕集氨气的特性。
[0006]为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：
[0007]一种大分子
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金属络合物在可逆捕集氨气中的应用，所述大分子
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金属络合物包括大分子配体和中心金属离子M，所述大分子配体为以含氮配位原子的聚合物A和含羧酸基团的聚合物B中的至少一种，所述中心金属离子M为Co(II)离子、Cu(II)离子和Ni(II)离子，所述可逆捕集氨气的方法包括以下过程：先在2.0～100kPa的氨气压力下，将所述大分子
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金属络合物置于25～65℃的环境中对氨气进行吸附，直至吸附平衡，所述大分子
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金属络合物的氨气捕集容量为0.125～0.434g NH3/g，然后将所述大分子
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金属络合物置于70～100℃的烘箱中，抽真空至压力为20kPa以下，完成氨气的脱附，实现对所述大分子
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金属络合物的回收和循环使用。
[0008]所述含氮配位原子的聚合物A为聚乙烯基咪唑(PVIm)、聚(4
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乙烯吡啶)(P4
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VP)、聚(2
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乙烯吡啶)(P2
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VP)、壳聚糖(Cs)、聚乙烯亚胺(PEI)或者聚丙烯胺(PEA)，所述含羧酸基团的聚合物B为聚乙烯基苯甲酸(PVBA)、聚丙烯酸(PAA)或者聚马来酸(PMA)。
[0009]所述大分子
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金属络合物还包括第二配体a或者第二配体b，所述第二配体a为4,4
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联吡啶(BPY)、1,4
‑
二(1
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咪唑)苯(Ph2Im)或1,3,5
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三咪唑苯(Ph3Im)，所述第二配体b为2,2
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联咪唑(BIm)、均苯四甲酸二酰亚胺(Pyd)或者对苯二甲酸(PTA)。
[0010]所述大分子
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金属络合物是以所述含氮配位原子的聚合物A和第二配体b为共同配体，并与所述中心金属离子M形成的A
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M
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b型络合物。
[0011]所述A
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M
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b型络合物的制备方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1、先在100mL反应瓶中依次加入20mL水和0.50mL、2.0mol/L的HCl溶液，然后加入反应当量的含1.0mmol聚合单元的聚合物A，在室温下搅拌0.5h使聚合物A溶解，得到聚合物A的HCl溶液；
[0013]步骤2、然后在聚合物A的HCl溶液中加入2.50mL、0.2mol/L的含中心金属离子M的金属盐溶液，得到混和溶液；
[0014]步骤3、另取一100mL反应瓶中依次加入10mL水和0.50mL、2.0mol/L的NaOH溶液，然后加入等反应当量的0.50mmol第二配体b后，在室温下搅拌0.5h，得到第二配体b的NaOH溶液；
[0015]步骤4、然后将步骤3得到的第二配体b的NaOH溶液逐滴加到步骤2得到的混合溶液中，再滴加10.0mL、0.1mol/L的NaOH溶液，搅拌均匀后置于100～110℃下恒温搅拌120小时，得反应液；
[0016]步骤5、最后将得到的反应液离心，弃上层溶液，将下沉析出的固体产物用水洗涤，并重复离心3次后通过冷冻干燥除去大部分的水，接着放入80℃的真空烘箱，干燥24h，即得到所述A
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M
‑
b型络合物。
[0017]所述大分子
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金属络合物是以所述含羧酸基团的聚合物B和第二配体a为共同配体，并与所述中心金属离子M形成的a
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M
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B型络合物。
[0018]所述a
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M
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B型络合物的制备方法，包括以下步骤：
[0019]步骤1、先在100mL反应瓶中依次加入20mL水和0.50mL、2.0mol/L的HCl溶液，然后加入反应当量的含1.0mmol配位单元的第二配体a，在室温下搅拌0.5h使第二配体a溶解，得到第二配体a的HCl溶液；
[0020]步骤2、然后在第二配体a的HCl溶液中加入2.50mL、0.2mol/L的含中心金属离子M的金属盐溶液，得到混和溶液；
[0021]步骤3、另取一100mL反应瓶中依次加入10mL水和0.50mL、2.0mol/L的NaOH溶液，然后加入等反应当量的含1.0mmol聚合单元的聚合物B后，在室温下搅拌0.5h，得到聚合物B的NaOH溶液；
[0022]步骤4、然后将步骤3得到的聚合物B的NaOH溶液逐滴加到步骤2得到的混合溶液中，再滴加10.0mL、0.1mol/L的NaOH溶液，搅拌均匀后置于100～110℃下恒温搅拌120小时，得反应液；
[0023]步骤5、最后将得到的反应液离心，弃上层溶液，将下沉析出的固体产物用水洗涤，并重复离心3次后通过冷冻干燥除去大部分的水，接着放入80℃的真空烘箱，干燥24h，即得到所述a
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M
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B型络合物。
[0024]所述大分子
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金属络合物是以所述含氮配位原子的聚合物A和所述含羧酸基团的聚合物B为共同配体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大分子
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金属络合物在可逆捕集氨气中的应用，其特征在于：所述大分子
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金属络合物包括大分子配体和中心金属离子M，所述大分子配体为以含氮配位原子的聚合物A和含羧酸基团的聚合物B中的至少一种，所述中心金属离子M为Co(II)离子、Cu(II)离子和Ni(II)离子，所述可逆捕集氨气的方法包括以下过程：先在2.0～100kPa的氨气压力下，将所述大分子
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金属络合物置于25～65℃的环境中对氨气进行吸附，直至吸附平衡，所述大分子
‑
金属络合物的氨气捕集容量为0.125～0.434g NH3/g，然后将所述大分子
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金属络合物置于70～100℃的烘箱中，抽真空至压力为20kPa以下，完成氨气的脱附，实现对所述大分子
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金属络合物的回收和循环使用。2.根据权利要求1所述的一种大分子
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金属络合物在可逆捕集氨气中的应用，其特征在于：所述含氮配位原子的聚合物A为聚乙烯基咪唑、聚(4
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乙烯吡啶)、聚(2
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乙烯吡啶)、壳聚糖、聚乙烯亚胺或者聚丙烯胺，所述含羧酸基团的聚合物B为聚乙烯基苯甲酸、聚丙烯酸或者聚马来酸。3.根据权利要求1所述的一种大分子
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金属络合物在可逆捕集氨气中的应用，其特征在于：所述大分子
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金属络合物还包括第二配体a或者第二配体b，所述第二配体a为4,4
‑
联吡啶、1,4
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二(1
‑
咪唑)苯或1,3,5
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三咪唑苯，所述第二配体b为2,2
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联咪唑、均苯四甲酸二酰亚胺或者对苯二甲酸。4.根据权利要求3所述的一种大分子
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金属络合物在可逆捕集氨气中的应用，其特征在于：所述大分子
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金属络合物是以所述含氮配位原子的聚合物A和第二配体b为共同配体，并与所述中心金属离子M形成的A
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M
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b型络合物。5.根据权利要求4所述的一种大分子
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金属络合物在可逆捕集氨气中的应用，其特征在于：所述A
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M
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b型络合物的制备方法，包括以下步骤：步骤1、先在100mL反应瓶中依次加入20mL水和0.50mL、2.0mol/L的HCl溶液，然后加入反应当量的含1.0mmol聚合单元的聚合物A，在室温下搅拌0.5h使聚合物A溶解，得到聚合物A的HCl溶液；步骤2、然后在聚合物A的HCl溶液中加入2.50mL、0.2mol/L的含中心金属离子M的金属盐溶液，得到混和溶液；步骤3、另取一100mL反应瓶中依次加入10mL水和0.50mL、2.0mol/L的NaOH溶液，然后加入等反应当量的0.50mmol第二配体b后，在室温下搅拌0.5h，得到第二配体b的NaOH溶液；步骤4、然后将步骤3得到的第二配体b的NaOH溶液逐滴加到步骤2得到的混合溶液中，再滴加10.0mL、0.1mol/L的NaOH溶液，搅拌均匀后置于100～110℃下恒温搅拌120小时，得反应液；步骤5、最后将得到的反应液离心，弃上层溶液，将下沉析出的固体产物用水洗涤，并重复离心3次后通过冷冻干燥除去大部分的水，接着放入80℃的真空烘箱干燥24h，即得到所述A
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M
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b型络合物。6.根据权利要求3所述的一种大分子
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗小燕，罗丽，刘逸帮，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：