MOFs滤材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及环保吸附材料技术领域，具体而言，涉及MOFs滤材及其制备方法，该制备方法包括：将纤维丝基底和锌盐溶液混合，制得预混溶液；将预混溶液与有机配体溶液混合，搅拌后静置分层，将下层沉积物浸泡在有机溶剂中预设时间，再将浸泡后的沉积物烘干，得到预制MOFs复合纤维材料。本发明专利技术的制备方法能够直接在纤维丝基底的表面生成MOFs，以改善MOFs材料自身机械强度低，孔隙容易塌陷而导致吸附性能降低的问题，且能够提升MOFs的化学稳定性，进一步确保良好的吸附效果。保良好的吸附效果。

【技术实现步骤摘要】
MOFs滤材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及环保吸附材料
，具体而言，涉及MOFs滤材及其制备方法。

技术介绍

[0002]MOFs全称为金属
‑
有机框架化合物，是Meta
‑
Organic Frameworks的缩写，其也叫配位聚合物或配合物，是指过渡金属离子与有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的新型杂化多孔金属有机材料。MOFs是由不同连接数的有机配体(联接桥)和金属离子结点组合而成的框架结构，配体与金属离子采用一定的规则配位，根据不同配体的组成和结构等特点，能形成一维线、二维片、三维笼等形态，其三维的孔结构，一般以金属离子为连接点，有机配位体支撑构成空间3D延伸。MOFs具有微孔(<2nm)多、高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则、孔径可调以及拓扑结构多样性和可裁剪性等优点，因其超高的比表面积(>1500m2/g)、有序的孔结构在催化、气体储存及净化等领域得到了广泛的应用。
[0003]MOFs作为一类化合物的统称，按照在合成方面和组分单元以及具有代表性的研究组的不同，大致可以分为以下几类：网状金属有机骨架材料(IRMOFs)、来瓦希尔骨架材料(MILs)、沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)、多孔配位网络材料(PCN)、UIO系列材料(UIO)。ZIF
‑
8作为其中代表之一，以Zn
2+
作为中心金属离子，甲基咪唑作为有机配体，在一定的条件下，通过配位键连接形成三维框架；由于ZIF/>‑
8具有独特的三维孔道结构，而被广泛用于气体净化和分离、气体吸附和储存等领域的研究。而配位体甲基咪唑中的含氮基团，具有较强的吸电子性能，能与甲醛的醛基基团发生作用，提高对甲醛的吸附和螯合性能。
[0004]但是，MOFs材料还存在机械强度低以及化学稳定性差等缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供MOFs滤材及其制备方法，该制备方法能够直接在纤维丝基底的表面生成MOFs，以改善MOFs材料自身机械强度低，孔隙容易塌陷而导致吸附性能降低的问题，且能够提升MOFs的化学稳定性，进一步确保良好的吸附效果。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种MOFs滤材的制备方法，包括：
[0008]将纤维丝基底和锌盐溶液混合，制得预混溶液；
[0009]将预混溶液与有机配体溶液混合，搅拌后静置分层，将下层沉积物浸泡在有机溶剂中预设时间，再将浸泡后的沉积物烘干，得到预制MOFs复合纤维材料。
[0010]在可选的实施方式中，锌盐溶液的质量浓度为10％～30％。
[0011]在可选的实施方式中，锌盐溶液包括用醋酸锌、硫酸锌和氯化锌中的至少一种配置的水溶液。
[0012]在可选的实施方式中，有机配体溶液的质量浓度为30％
‑
50％。
[0013]在可选的实施方式中，有机配体溶液包括2
‑
甲基咪唑的水溶液。
[0014]在可选的实施方式中，有机溶剂包括丙酮。
[0015]在可选的实施方式中，纤维丝基底包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
[0016]在可选的实施方式中，MOFs滤材的制备方法还包括：将预制MOFs复合纤维材料与抗氧剂和增塑剂混合后，进行熔体纺丝，制得MOFs无纺布。
[0017]在可选的实施方式中，抗氧剂包括抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂1010和抗氧剂164中的至少一种；
[0018]增塑剂包括聚酯类增塑剂和多元醇酯类增塑剂中的至少一种。
[0019]第二方面，本专利技术提供一种MOFs滤材，其由前述实施方式任一项的MOFs滤材的制备方法制得。
[0020]本专利技术包括以下有益效果：
[0021]本专利技术的制备方法先将锌盐负载到纤维丝基底的表面，再混合有机配体，纤维丝表面的金属离子Zn
2+
进行配位连接，从而为纤维丝穿上MOFs盔甲，即能够直接在纤维丝基底的表面生成MOFs，以改善MOFs材料自身机械强度低，孔隙容易塌陷而导致吸附性能降低的问题，且能够提升MOFs的化学稳定性，进一步确保良好的吸附效果。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0023]MOFs材料可以分为网状金属有机骨架材料(IRMOFs)、来瓦希尔骨架材料(MILs)、沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)、多孔配位网络材料(PCN)、UIO系列材料(UIO)。其中，ZIF
‑
8是其中代表之一，其以Zn
2+
作为中心金属离子，甲基咪唑作为有机配体，在一定的条件下，通过配位键连接形成三维框架；由于ZIF
‑
8具有独特的三维孔道结构，而被广泛用于气体净化和分离、气体吸附和储存等领域。
[0024]但是，相关技术提供的MOFs材料的制备方法主要采用水热法，所需的反应温度至少要达到120℃，能耗的投入较高；而且，制得的材料通常为粉末，受其固体形态的影响，其机械强度较低，且孔隙容易坍塌，导致吸附效果降低，且化学稳定性也较低，也容易导致吸附性能的降低。
[0025]本专利技术提供一种MOFs滤材的制备方法，能够直接在纤维丝基底的表面生成MOFs，以改善MOFs材料自身机械强度低，孔隙容易塌陷而导致吸附性能降低的问题，且能够提升MOFs的化学稳定性，进一步确保良好的吸附效果。而且，本专利技术的方法涉及到的反应温度较低，能够节省能耗。
[0026]本专利技术的MOFs滤材的制备方法包括：
[0027]将锌盐溶液溶于水形成锌盐溶液；
[0028]将纤维丝基底加入锌盐溶液，制得预混溶液；
[0029]将有机配体溶于水制成有机配体溶液；
[0030]将有机配体溶液和预混溶液混合，搅拌后静置预设时间，待混合溶液分层，即待混合溶液形成上层液体与下层沉积物；
[0031]去除上层液体，然后将下层的沉积物浸泡在有机溶剂中设定时间；
[0032]再次去除上层液体，分离得到浸泡后的沉积物，将其烘干，制得一次成型的预制MOFs复合纤维材料。
[0033]由于本专利技术的制备方法直接将锌盐负载到纤维丝基底的表面，然后再混合有机配体，纤维丝表面的金属离子Zn
2+
进行配位连接，从而为纤维丝穿上MOFs盔甲，即能够直接在纤维丝基底的表面生成MOFs，以改善MOFs材料自身机械强度低，孔隙容易塌陷而导致吸附性能降低的问题，且能够提升MOFs的化学稳定性，进一步确保良好的吸附效果。
[0034]而且，本专利技术的制备方法中，除了在烘干时需要一定的温度，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MOFs滤材的制备方法，其特征在于，包括：将纤维丝基底和锌盐溶液混合，制得预混溶液；将预混溶液与有机配体溶液混合，搅拌后静置分层，将下层沉积物浸泡在有机溶剂中预设时间，再将浸泡后的所述沉积物烘干，得到预制MOFs复合纤维材料。2.根据权利要求1所述的MOFs滤材的制备方法，其特征在于，所述锌盐溶液的质量浓度为10％～30％。3.根据权利要求1或2所述的MOFs滤材的制备方法，其特征在于，所述锌盐溶液包括用醋酸锌、硫酸锌和氯化锌中的至少一种配置的水溶液。4.根据权利要求1所述的MOFs滤材的制备方法，其特征在于，所述有机配体溶液的质量浓度为30％
‑
50％。5.根据权利要求1或4所述的MOFs滤材的制备方法，其特征在于，所述有机配体溶液包括2
‑
甲基咪唑的水溶液。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：奉青山，张勇，王冀，王利仁，
申请(专利权)人：佛山市顺德区阿波罗环保器材有限公司，
类型：发明
国别省市：