一种用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及室内空气净化材料领域，具体涉及用于吸附苯类气体的MIL

【技术实现步骤摘要】
一种用于吸附苯类气体的MIL
‑
101/NPAN复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于空气净化领域，主要涉及用于吸附苯类气体的MIL
‑
101/NPAN 复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，越来越多VOCs排放到环境中，尤其是苯系VOCs严重影响人们 的身体健康，长期吸入较高浓度的苯系物，会出现头疼、头晕、失眠、及记忆 力衰退等负面伤害。苯一种碳氢有机化合物，在常温下是甜味、可燃、有致癌 毒性的无色透明液体，并带有强烈的芳香气味。
[0003]MIL
‑
101是以1,4
‑
对苯二甲酸为配体，Cr(NO3)3·
9H2O为金属源形成的八面 体晶体结构，MIL
‑
101以微孔结构为主，兼具极少量的介孔结构。MIL
‑
101具有 高比表面积、大孔容、结构和功能可调等显著优点。但MIL
‑
101具有很强的吸 水性，吸附环境有水蒸气存在的情况时，水分子与苯气体在MIL
‑
101表面存在 竞争吸附，使得MIL
‑
101的吸附量更易于饱和。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于吸附苯类气体的MIL
‑
101/NPAN复合材料 及其制备方法。该复合材料是以N
‑
取代羧酸聚苯胺(NPAN)为载体；八面体 形状纳米尺寸的MIL
‑
101分散在NPAN的表面；MIL
‑
101/NPAN复合材料兼具 了MIL
‑
101的高比表面积、大孔容以及NPAN具有丰富的苯基官能团的特点， 增加了对苯类气体的吸附容量；同时，NPAN具有优异的疏水性，大大提高了 MIL
‑
101/NPAN复合材料在有水蒸气存在环境中对苯类气体的竞争吸附能力。
[0005]本专利技术通过以下技术方案实现：一种用于吸附苯类气体的MIL
‑
101/NPAN 复合材料，所述复合材料的结构式为：
[0006][0007]式中，N为来源于NPAN形成的基团；
[0008]NPAN的结构式为：
[0009][0010]所述MIL
‑
101/NPAN复合材料中Cr
3+
与NPAN的结构单元N的比例为1： (0.03～0.07)；
[0011]作为优选，所述MIL
‑
101/NPAN复合材料中Cr
3+
与NPAN的结构单元N比 例为1:0.05；
[0012]如上所述的用于吸附苯类气体的MIL
‑
101/NPAN复合材料的制备方法，包 括如下步骤：以NPAN为载体，加入MIL
‑
101前驱体溶液中均匀混合获得 MIL
‑
101/NPAN前驱体溶液，然后通过水热法制得。
[0013]更具体的，包括如下步骤：
[0014]a.将单体N
‑
苯基甘氨酸溶于乙腈与水混合溶液中获得溶液A；将过硫酸铵 溶于盐酸水溶液中获得溶液B；将B缓慢滴加到A中，在40℃下反应24h，再 经分离、干燥并研磨，制得所述NPAN；其中，N
‑
苯基甘氨酸与过硫酸铵摩尔 比为1:1；
[0015]b.将九水硝酸铬、氢氧化钠、对苯二甲酸、去离子水按摩尔比 1:1:0.93
‑
0.97:278
‑
300均匀混合，获得MIL
‑
101前驱体溶液，再加入步骤a制得 的NPAN粉末，在常温下进行搅拌并超声获得MIL
‑
101/NPAN前驱体溶液；
[0016]c.将所述MIL
‑
101/NPAN前驱体溶液倒入聚四氟乙烯水热反应釜中，置于烘 箱在160℃
‑
180℃下保温18h
‑
24h，获得未纯化的MIL
‑
101/NPAN复合材料；
[0017]d.将所得的未纯化的MIL
‑
101/NPAN复合材料加入N,N
‑
二甲基甲酰胺和热 乙醇进行纯化，得到纯化的MIL
‑
101/NPAN复合材料；
[0018]e.将上述纯化的MIL
‑
101/NPAN复合材料烘干得到所述MIL
‑
101/NPAN复合 材料。
[0019]如上所述的用于吸附苯类气体的MIL
‑
101/NPAN复合材料作为气体吸附剂 的应用，其特征在于：所述苯类气体为苯、甲苯及邻二甲苯中的一种或多种；
[0020]本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出特点与显著优点：
[0021]本专利技术提供一种MIL
‑
101/NPAN复合材料，该复合材料以Cr
3+
为中心，一 侧与NPAN通过配位键键合，一侧与对苯二甲酸形成配位键，从而桥联在一起 形成MIL
‑
101/NPAN复合材料，能够提高MIL
‑
101材料对苯、甲苯及邻二甲苯 等苯类气体的吸附性能；
[0022]本专利技术在MIL
‑
101的基础上，引入NPAN，使得制备的MIL
‑
101/NPAN复 合材料具有优异的孔容和良好的气体传输通道；
[0023]本专利技术以NPAN为载体，将MIL
‑
101负载在其表面。经试验证明，本专利技术 对苯类气体具有良好的吸附能力。
附图说明
[0024]图1分别为MIL
‑
101和实施例二的MIL
‑
101/NPAN的N2吸脱附曲线。
[0025]图2分别为MIL
‑
101(左图)和实施例二的MIL
‑
101/NPAN的SEM图(右 图)。
[0026]图3分别为MIL
‑
101、NPAN和实施例二的MIL
‑
101/NPAN的XRD图。
[0027]图4分别为MIL
‑
101、对比例二的MIL
‑
101/NPAN和实施例二的 MIL
‑
101/NPAN的苯气体吸附曲线。
具体实施方式
[0028]本专利技术下面结合实施例作进一步详述：
[0029]实施例一至三是基于本专利技术技术方案的优选实施例，但不限于此。
[0030]实施例一：
[0031]a.在室温下，将10ml去离子水与10ml乙腈均匀混合获得溶液A，制备20ml 6mol/L盐酸水溶液B；将0.9gN
‑
苯基甘氨酸溶于溶液A中并搅拌均匀，将1.37g 过硫酸铵溶于溶液B中并搅拌均匀。将溶液B缓慢滴加到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于吸附苯类气体的MIL
‑
101/NPAN复合材料，其特征在于：所述复合材料的结构式为：式中N为来源于NPAN形成的重复结构单元；所述NPAN的结构式为：2.根据权利要求1所述的用于吸附苯类气体的MIL
‑
101/NPAN复合材料，其特征在于：所述MIL
‑
101/NPAN复合材料中的重复结构单元N与Cr
3+
的摩尔比为0.03
‑
0.07:1。3.根据权利要求1所述的用于吸附苯类气体的MIL
‑
101/NPAN复合材料，其特征在于：所述MIL
‑
101/NPAN复合材料中的重复结构单元N与Cr
3+
的摩尔比为0.05:1。4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于吸附苯类气体的MIL
‑
101/NPAN复合材料的制备方法，其特征在于：包括步骤：以NPAN为载体，将其与MIL
‑
101前驱体溶液均匀混合，获得MIL
‑
101/NPAN前驱体溶液，然后通过水热法制得所述用于吸附苯类气体的MIL
‑
101/NPAN复合材料。5.根据权利要求4所述的用于吸附苯类气体的MIL
‑
101/NPAN复合材料的制备方法，其特征在于：NPAN的制备包括步骤：将单体N
‑
苯基甘氨酸溶于乙腈与水混合溶液中获...

【专利技术属性】
技术研发人员：付猛，秦保洋，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：