双配体型Met-MIL-101物理吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种双配体型Met

【技术实现步骤摘要】
双配体型Met
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MIL
‑
101物理吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及吸附剂领域，具体是一种双配体型Met
‑
MIL
‑
101物理吸附剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]金属有机骨架框架(Metal
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organic frameworks,MOFs)材料是近年来新兴的一种多孔晶体材料。MIL
‑
101是目前已知的为数不多的同时具有大比表面积、高孔容量、良好水汽、酸碱及热稳定性的MOFs(参照F
é
rey,et al.,Science,2005,309:2040
‑
2042)，MIL
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101可广泛用于气体吸附分离、催化、磁性、荧光、水净化等领域。
[0003]但单一MIL
‑
101，在1atm及298K时，对CO2、CF4等气体的吸附量较小，介于0.3～0.4mmol/g，对CO2/N2、CF4/N2等气体的选择性较低，介于1.8～2.0(参照Senkovska,et al.,Microporous and Mesoporous Materials,2012,156(1):115
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120、Motkuri,et al.,Nature Communications,2014,5:4368
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4374、Zhang,et al.,Journal of Chemical and Engineering Data,2015,60(10):2951
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2957)。差的气体吸附性能较大程度上限制了MIL
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101在气体吸附分离领域里的应用。究其缺陷本质在于，单一MIL
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101的合成配体仅为对苯二甲酸(H2BDC，CAS号100
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21
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0)，导致晶体结构中匮乏对CO2、CF4等气体强吸附力的官能团，进而导致对CO2、CF4等气体的吸附量小、对CO2/N2、CF4/N2等气体的选择性低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双配体型Met
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MIL
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101物理吸附剂及其制备方法和应用，以至少达到对CO2、CF4等气体有较好的吸附效果，对CO2/N2、CF4/N2等混合气体有较好的选择性。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006]采用甲硫氨酸和对苯二甲酸作为MIL
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101的配体，原料包括甲硫氨酸、对苯二甲酸、铬源和矿化剂。
[0007]进一步的，所述甲硫氨酸包括L
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甲硫氨酸(CAS号63
‑
68
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3)、D
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甲硫氨酸(CAS号348
‑
67
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4)和DL
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甲硫氨酸(CAS号59
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51
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8)中的至少一种。
[0008]进一步的，所述甲硫氨酸和对苯二甲酸的摩尔比为3～30：70～97；优选的所述摩尔比为10～15：85～90。
[0009]本专利技术还提供了所述的物理吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将所述甲硫氨酸和对苯二甲酸与九水硝酸铬、氢氟酸和水混合，在高温下反应，然后冷却过滤离心。
[0011]离心后得到的采用N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)及乙醇洗涤，然后在120℃真空环境中干燥8小时，即得到激活的双配体型Met
‑
MIL
‑
101物理吸附剂。
[0012]进一步的，(甲硫氨酸+对苯二甲酸)、铬源、矿化剂、水的摩尔比为1：1：1：278；所述甲硫氨酸和对苯二甲酸的摩尔比为3～30：70～97。
[0013]进一步的，所述铬源为九水硝酸铬。
[0014]进一步的，所述矿化剂包括：氢氟酸、盐酸中的至少一种。
[0015]进一步的，所述反应在160～200℃下进行，反应时间为6～10h。
[0016]本专利技术还提供了所述物理吸附剂在吸附CO2、CF4、SF6和C2F6方面的应用。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术的双配体型Met
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MIL
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101物理吸附剂对CO2、CF4等气体有较好的吸附效果和选择性，且制备方法简单，原料易得。根据气体吸附测试表明：本专利技术的双配体型Met
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MIL
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101物理吸附剂对BET比表面积高达3383.17m2/g，孔容量1.59cm3/g，孔径在范围内；在1atm及298K时，Met
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MIL
‑
101吸附剂对纯组份CO2、CF4、CH4、SF6、NF3、C2F6、N2的吸附量达2.04、1.22、0.44、2.47、0.46、2.11、0.10mmol/g，对等组份CO2/N2、CF4/N2、CH4/N2、SF6/N2、NF3/N2、C2F6/N2的选择性达20.4、12.2、4.4、24.7、4.6、21.1。
附图说明
[0019]图1为实施例1的10％L
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Met
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MIL
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101吸附剂红外光谱(IR)；
[0020]图2为实施例1的10％L
‑
Met
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MIL
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101吸附剂物相结构(PXRD)；
[0021]图3为实施例1的10％L
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Met
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MIL
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101吸附剂扫描电镜(SEM)；
[0022]图4为实施例1的10％L
‑
Met
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MIL
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101吸附剂同步热重分析(TG
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DSC)；
[0023]图5为实施例1的10％L
‑
Met
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MIL
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101吸附剂77K氮气吸脱附等温线(BET)；
[0024]图6为实施例1的10％L
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Met
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MIL
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101吸附剂气体吸附等温线(ADS)；
[0025]图7为实施例1的10％L
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Met
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MIL
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101吸附剂气体选择性等温线(Selectivity)。
具体实施方式
[0026]下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。
[0027]实施例1
[0028]制备一种10％L
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Met
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双配体型Met
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MIL
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101物理吸附剂，其特征在于：原料包括甲硫氨酸、对苯二甲酸、铬源和矿化剂。2.根据权利要求1所述的物理吸附剂，其特征在于：所述甲硫氨酸包括L
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甲硫氨酸、D
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甲硫氨酸和DL
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甲硫氨酸中的至少一种。3.根据权利要求1所述的物理吸附剂，其特征在于：所述甲硫氨酸和对苯二甲酸的摩尔比为3～30：70～97。4.由权利要求1
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3任一所述的物理吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述甲硫氨酸和对苯二甲酸与九水硝酸铬、氢氟酸和水混...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜宁，徐伟，陈波，唐毅，程建，毛敏，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：