一种金属有机多孔吸附剂的粉末成型制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属有机多孔吸附剂的粉末成型制备方法，该方法利用硅凝胶纳米粒子将金属有机多孔材料粉末造粒成球，制备得到金属有机多孔吸附剂。本发明专利技术利用硅凝胶纳米粒子使得金属有机多孔材料粉末粘结成球，不仅保证金属有机多孔粉末能够粘结成球，同时硅凝胶纳米粒子具有良好的孔隙结构，不会堵塞金属有机多孔材料的孔道，保证了金属有机多孔吸附剂具有较高的比表面积和良好的孔道连通性，良好的热稳定性和化学稳定性，以及良好的抗压和抗磨损性能，适用于快速变压吸附和高压模拟移动床分离。分离。分离。

【技术实现步骤摘要】
一种金属有机多孔吸附剂的粉末成型制备方法


[0001]本专利技术属于吸附剂制备
，特别涉及了一种金属有机多孔吸附剂的粉末成型制备方法。

技术介绍

[0002]金属有机多孔材料是一种由金属离子或离子簇与有机配体自组装而成的新型多孔晶体材料，由于其种类繁多、比表面积较大、孔隙率灵活可调节等优点，在气体储存和分离、催化和传感等方面被广泛的应用。目前，已经报道的金属有机多孔材料有上万种。但是已经报道的金属有机多孔系列材料均为粉末状，在工业应用中，由于流体流过粉末填充床时会产生压降、粉尘堵塞、磨损、质量损失以及转移和处理困难等问题，导致金属有机多孔粉末不能直接应用于大部分工业过程。因此，在损失一部分材料固有性能的前提下，将粉末制备成具有一定机械强度的成型体颗粒，对推动金属有机多孔材料的工业应用具有现实意义。
[0003]目前，无机多孔吸附剂(沸石分子筛、多孔氧化铝等)工业成型主要在无机多孔粉末中添加黏结剂，通过一定的模具挤压形成柱状或球形，干燥后通过高温煅烧使得黏合剂和沸石晶体结构连接紧密。但是，多数金属有机多孔材料的热稳定性不如沸石分子筛，在高温焙烧的情况下，孔道结构易被破坏或受热分解，因此，工业上用于沸石成型的方法并不适用于金属有机多孔材料的成型，因此需开发新的金属有机多孔材料成型方法。现如今已经用于金属有机多孔材料的成型处理方法有压制成型、挤出成型、溶胶
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凝胶法成型、相转化法等，可以将粉末状材料成型为薄片、长条状、薄膜以及球形颗粒等形状。
[0004]但上述现有吸附剂成型技术中存在颗粒大小不均匀、颗粒抗压强度低的缺陷，且现有球形颗粒成型技术容易造成金属有机多孔材料比表面积下降和孔径堵塞，需要开发新型的成型技术，保证金属有机多孔吸附剂成型后的多孔性和优异的吸附性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种金属有机多孔吸附剂的粉末成型制备方法。该方法利用硅凝胶纳米粒子使得金属有机多孔材料粉末粘结成球，保证金属有机多孔粉末能够粘结成球，同时硅凝胶纳米粒子具有良好的孔隙结构，不会堵塞金属有机多孔材料的孔道，保证了金属有机多孔吸附剂具有较高的比表面积和良好的孔道连通性，克服了现有吸附剂成型技术中吸附剂颗粒大小不均匀、颗粒抗压强度低的缺陷。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种金属有机多孔吸附剂的粉末成型制备方法，其特征在于，利用硅凝胶纳米粒子将金属有机多孔材料粉末造粒成球，制备得到金属有机多孔吸附剂。
[0007]本专利技术利用硅凝胶纳米粒子使得金属有机多孔材料粉末粘结成球，硅凝胶纳米粒子在碱性环境中充当纳米粘结剂，保证金属有机多孔粉末能够粘结成球，同时硅凝胶纳米
粒子具有良好的孔隙结构，不会堵塞金属有机多孔材料的孔道，保证了金属有机多孔吸附剂具有较高的比表面积和良好的孔道连通性。
[0008]上述的一种金属有机多孔吸附剂的粉末成型制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0009]步骤一、将金属有机多孔材料粉末与硅溶胶混合，得到浆料悬浮液；所述硅溶胶的质量浓度为10％；
[0010]步骤二、采用注射泵将步骤一中得到的浆料悬浮液加入到油氨柱成型装置中，先滴落至上层的保护油中，再进入下层的氨水溶液中胶凝，得到胶粒；
[0011]步骤三、将步骤二中得到的胶粒放置于水相中老化1h～10h，得到老化胶粒；
[0012]步骤四、将步骤三中得到的老化胶粒经乙醇溶剂交换清洗后置于80℃～120℃进行真空干燥，得到球形颗粒的金属有机多孔吸附剂。
[0013]本专利技术先将金属有机多孔材料粉末与硅溶胶混合得到浆料悬浮液，然后经油氨柱成型装置滴落至保护油中均匀凝结，利用保护油与水作用形成的球形充当颗粒成型的前驱结构，再进入碱性的下层氨水溶液中，利用硅溶胶在碱性条件下水解固化形成的硅凝胶纳米粒子作为粘接剂，将金属有机多孔材料粉末粘结成球状胶粒，得到尺寸均匀的胶粒，经后续老化、清洗和干燥，得到球形颗粒的金属有机多孔吸附剂。基于油水不互溶的特性，保护油包覆的金属有机多孔材料粉末与硅溶胶混合得到的浆料在氨水溶液中形成均匀的球形颗粒，随着硅溶胶逐渐水解形成硅凝胶纳米粒子，使得金属有机多孔粉末粘结成型，且硅凝胶纳米粒子具有高的机械强度，因此成型得到的球形颗粒的金属有机多孔吸附剂具有较高的抗压强度；同时，由于硅凝胶纳米粒子具有良好的孔隙结构，不会堵塞金属有机多孔吸附剂的孔道，保证其高的比表面积和良好的孔道连通性，进而保证了球形颗粒的金属有机多孔吸附剂具有高比表面积和多级孔结构，而硅凝胶纳米粒子粘结的金属有机多孔粉末具有良好的热稳定性和化学稳定性，以及良好的抗压和抗磨损性能，满足了工业变压吸附分离和模拟移动床分离对吸附剂孔道连通性和机械强度的要求。
[0014]金属有机多孔材料是一类新型的晶态微孔材料，其成型难点为有机单体的存在造成与无机粘结剂颗粒之间粘结能力、粘结界面强度的匹配度差异。因此，针对金属有机多孔材料中不同有机单体含量需要开发与之匹配的纳米粒子粘结剂体系。本专利技术研发的金属有机多孔材料与硅溶胶缓慢水解形成的硅凝胶纳米粒子粘结剂能很好的解决金属有机多孔材料与无机粘结剂颗粒之间粘结能力、粘结界面强度的匹配性难题。
[0015]上述的一种金属有机多孔吸附剂的粉末成型制备方法，其特征在于，步骤一中所述浆料悬浮液的粘度为0.3cp～1.5cp。该粘度的浆料悬浮液保证了其含有的硅溶胶能部分水解形成纳米级的无机硅凝胶颗粒，并保证了颗粒之间具有孔隙连通性，使得后续成型顺利进行，有利于球形颗粒的金属有机多孔吸附剂具有高比表面积和多级孔结构。
[0016]上述的一种金属有机多孔吸附剂的粉末成型制备方法，其特征在于，步骤二中所述注射泵的流速为0.05mL/s～1mL/s。通过控制注射泵的流速，有效控制了浆料悬浮液在油氨柱成型装置滴落成型的速度，避免速度过快造成球形颗粒不均匀或拖尾现象，提高了金属有机多孔吸附剂的成型质量。
[0017]上述的一种金属有机多孔吸附剂的粉末成型制备方法，其特征在于，步骤二中所述浆料悬浮液的滴落高度为1.5cm～5cm。该滴落高度避免了滴落后形成的球形结构之间黏
连，有利于提高金属有机多孔吸附剂的成型质量，同时提高了制备效率。
[0018]上述的一种金属有机多孔吸附剂的粉末成型制备方法，其特征在于，步骤二中所述上层的保护油为密度小于0.91g/cm3的正己烷、庚烷、辛烷、壬烷、甲苯、汽油、煤油和石油醚中的一种或两种以上，且上层的保护油高度为3cm～10cm，所述下层的氨水溶液质量浓度为5％～10％，且下层的氨水溶液高度为100cm～200cm，温度为15℃～25℃。上述上层的保护油的种类、高度有效控制了成型颗粒的尺寸和均匀性，而下层的氨水溶液的浓度和温度控制了胶粒的成型速度，避免了保护油和氨水溶液的挥发。
[0019]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0020]1、本专利技术利用硅凝胶纳米粒子使得金属有机多孔材料粉末粘结成球，不仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属有机多孔吸附剂的粉末成型制备方法，其特征在于，利用硅凝胶纳米粒子将金属有机多孔材料粉末造粒成球，制备得到金属有机多孔吸附剂。2.根据权利要求1所述的一种金属有机多孔吸附剂的粉末成型制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将金属有机多孔材料粉末与硅溶胶混合，得到浆料悬浮液；所述硅溶胶的质量浓度为10％；步骤二、采用注射泵将步骤一中得到的浆料悬浮液加入到油氨柱成型装置中，先滴落至上层的保护油中，再进入下层的氨水溶液中胶凝，得到胶粒；步骤三、将步骤二中得到的胶粒放置于水相中老化1h～10h，得到老化胶粒；步骤四、将步骤三中得到的老化胶粒经乙醇溶剂交换清洗后置于80℃～120℃进行真空干燥，得到球形颗粒的金属有机多孔吸附剂。3.根据权利要求2所述的一种金属有机多孔吸附剂的粉末成型制...

【专利技术属性】
技术研发人员：何观伟，马和平，张芳，王闪闪，袁岚，马武举，卞雯，吕宏安，吴鹏，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：