一种铝基金属有机框架材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铝基金属有机框架材料的制备方法，其包括铝金属簇的合成以及铝基金属有机框架材料的合成；本申请通过制备方法获得的铝基金属有机框架材料具有良好的水汽稳定性，暴露在80％相对湿度环境中1个月后，结构仍然保持稳定。在吸附分离丙烯和丙烷方面，本发明专利技术所制备的铝基金属有机框架材料展现出了非常规的优先吸附丙烷特性，其对丙烷和丙烯具有显著的高吸附选择性，其丙烷/丙烯吸附选择性超过了绝大多数已报道的吸附材料。以本发明专利技术所制备的铝基金属有机框架材料为核心的吸附分离技术，能应用于高效纯化丙烯，降低丙烯生产的成本。产的成本。产的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种铝基金属有机框架材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及材料制备领域，具体而言，涉及一种铝基金属有机框架材料的制备方法。

技术介绍

[0002]石油化学工业是我国的支柱产业，丙烯作为最重要的石油化工原料之一，在国民经济中占有十分重要的地位，丙烯的产能是衡量一个国家经济发展水平的重要标志。随着我国经济发展水平的不断提升，国内对丙烯的需求量逐年递增，但在丙烯生产时产物常混有少量的丙烷。为获得聚合级(>99.5％)纯度的丙烯，需要对丙烯和丙烷进行高效分离。由于丙烯和丙烷的物理性质极为接近，工业上通常采用低温高压精馏塔对丙烯和丙烷进行分离，这被认为是一个极其耗能的分离操作。使用优先吸附丙烯型吸附剂分离丙烯和丙烷并非是最经济可行的方法。主要原因是：(1)低碳烯烃裂解制备丙烯的产物中丙烯浓度是丙烷的8倍以上，采用优先吸附丙烯型吸附剂意味着需要更多的吸附剂和更大体积的吸附床层去吸附富集丙烯；(2)丙烯是目标产物，吸附剂床层吸附丙烯后，需经过脱附过程获得纯丙烯，然而，由于部分丙烷分子会保留在床层的孔隙内，因此，通过1次吸附
‑
脱附所获得的丙烯难以达到聚合级丙烯纯度，必须经过4次吸附
‑
脱附循环才能达到要求。尽管近期有少数优先吸附丙烷型的MOFs材料被发现，如BUT
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10,Zr
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BPYDC等，但这些材料在常温常压条件下对丙烷和丙烯的吸附选择性偏低(1.5)。如何设计合成出具有高丙烷和丙烯吸附选择性的优先吸附丙烷型MOFs材料是极具挑战性的技术难题。

技术实现思路

[0003]基于此，为了合成出具有高丙烷和丙烯吸附选择性的优先吸附丙烷型MOFs材料的问题，本专利技术提供了一种铝基金属有机框架材料的制备方法，具体技术方案如下：
[0004]一种铝基金属有机框架材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0005]铝金属簇的合成：将九水合硝酸铝和甲酸钠分别溶解于水中，分别得到硝酸铝溶液和甲酸钠溶液；然后将所述甲酸钠溶液滴入所述硝酸铝溶液中，加热反应并搅拌处理，得到悬浊液；将所述悬浊液进行过滤处理，取滤饼；将滤饼进行洗涤处理和干燥处理后制得铝金属簇；
[0006]铝基金属有机框架材料的合成：将所述铝金属簇分散在水中，得第一混合溶液；将3,4
‑
二羟基
‑3‑
环丁烯
‑
1,2
‑
二酮和氢氧化钾混合后，再分散在水中，得第二混合溶液；将所述第二混合溶液滴入所述第一混合溶液中，充分混合均匀后得第三混合溶液；将所述第三混合溶液转移至高压反应釜内进行水热合成反应，待反应结束后，过滤，取滤饼；将滤饼进行洗涤处理和干燥处理后，制得铝基金属有机框架材料。
[0007]进一步地，按照质量比，所述九水合硝酸铝、甲酸钠和水的比例为1:1.405～5.62:6.665～26.66,其中，所述水的用量为分散九水合硝酸铝和甲酸钠的总用量，所述九水合硝酸铝和甲酸钠水用量比为1:1。
[0008]进一步地，在所述铝金属簇的合成中，加热反应的温度为20℃～60℃，搅拌处理的时间为6h～18h。
[0009]进一步地，在所述铝金属簇的合成中，所述滤饼的干燥温度为50℃～110℃，所述滤饼的干燥时间为12h～36h。
[0010]进一步地，在所述铝基金属有机框架材料的合成中，按照质量比，所述铝金属簇、3,4
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二羟基
‑3‑
环丁烯
‑
1,2
‑
二酮、氢氧化钾和水的比例为1:0.65～2.6:0.85～4:13.75～55,其中，所述水的用量为分散铝金属簇和3,4
‑
二羟基
‑3‑
环丁烯
‑
1,2
‑
二酮和氢氧化钾的总用量，所铝金属簇、3,4
‑
二羟基
‑3‑
环丁烯
‑
1,2
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二酮和氢氧化钾的水用量比为2:1:1。
[0011]进一步地，在所述铝基金属有机框架材料的合成中，所述加热反应的温度为200℃～240℃，所述水热反应时间为24h～72h。
[0012]进一步地，在所述铝基金属有机框架材料的合成中，所述滤饼的干燥温度为100℃～160℃，所述滤饼的干燥时间为12h～36h。
[0013]本申请还提供一种铝基金属有机框架材料的应用，所述应用为所述铝基金属有机框架材料在含有丙烯和丙烷的混合气体的吸附分离中。
[0014]上述方案中通过制备方法获得的铝基金属有机框架材料具有良好的水汽稳定性，暴露在80％相对湿度环境中1个月后，结构仍然保持稳定。在吸附分离丙烯和丙烷方面，本专利技术所制备的铝基金属有机框架材料展现出了非常规的优先吸附丙烷特性，其对丙烷和丙烯具有显著的高吸附选择性，其丙烷/丙烯吸附选择性超过了绝大多数已报道的吸附材料。以本专利技术所制备的铝基金属有机框架材料为核心的吸附分离技术，能应用于高效纯化丙烯，降低丙烯生产的成本。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例1制备的AlC4O4‑
1的晶体结构示意图；
[0016]图2为本专利技术实施例1～4分别对应制备的AlC4O4‑
1、AlC4O4‑
2、AlC4O4‑
3、AlC4O4‑
4的X射线粉末衍射(PXRD)谱图；
[0017]图3为本专利技术实施例1～4分别对应制备的AlC4O4‑
1、AlC4O4‑
2、AlC4O4‑
3、AlC4O4‑
4常温下暴露在80％相对湿度环境下1个月后材料的PXRD谱图；
[0018]图4为本专利技术实施例1制备的AlC4O4‑
1在常温下的丙烯和丙烷的吸附等温线；
[0019]图5为本专利技术实施例1制备的AlC4O4‑
1在常温下的丙烷和丙烯吸附选择性曲线。
具体实施方式
[0020]为了使得本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。
[0021]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0022]本专利技术一实施例中的一种铝基金属有机框架材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0023]铝金属簇的合成：将九水合硝酸铝和甲酸钠分别溶解于水中，分别得到硝酸铝溶液和甲酸钠溶液；然后将所述甲酸钠溶液滴入所述硝酸铝溶液中，加热反应并搅拌处理，得到悬浊液；将所述悬浊液进行过滤处理，取滤饼；将滤饼进行洗涤处理和干燥处理后制得铝金属簇；
[0024]铝基金属有机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝基金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：铝金属簇的合成：将九水合硝酸铝和甲酸钠分别溶解于水中，分别得到硝酸铝溶液和甲酸钠溶液；然后将所述甲酸钠溶液滴入所述硝酸铝溶液中，加热反应并搅拌处理，得到悬浊液；将所述悬浊液进行过滤处理，取滤饼；将滤饼进行洗涤处理和干燥处理后制得铝金属簇；铝基金属有机框架材料的合成：将所述铝金属簇分散在水中，得第一混合溶液；将3,4
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二羟基
‑3‑
环丁烯
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1,2
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二酮和氢氧化钾混合后，再分散在水中，得第二混合溶液；将所述第二混合溶液滴入所述第一混合溶液中，充分混合均匀后得第三混合溶液；将所述第三混合溶液转移至高压反应釜内进行水热合成反应，待反应结束后，过滤，取滤饼；将滤饼进行洗涤处理和干燥处理后，制得铝基金属有机框架材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按照质量比，所述九水合硝酸铝、甲酸钠和水的比例为1:1.405～5.62:6.665～26.66,其中，所述水的用量为分散九水合硝酸铝和甲酸钠的总用量，所述九水合硝酸铝和甲酸钠水用量比为1:1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述铝金属簇的合成中，加热反应的温度为20℃～60℃，搅拌处理的时间为6h～18h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述铝金属簇的合成中，所述滤饼的干燥温度为50℃～110℃，所述滤饼的干...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕道飞，李永涛，李翠诗，陈俞谷，郭志奋，肖思杰，欧梦如，许锋，袁文兵，陈忻，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：