【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吸附材料，尤其涉及一种双金属mg-mof-74材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着人类现代化进程的加快，能源需求不断增加，化石燃料燃烧排放的的大量温室气体，导致全球环境问题日益严重。如气候变暖、冰川融化等灾害频繁发生。温室气体主要包括二氧化碳(co2)、甲烷(ch4)、氧化亚氮(n2o)和氢氟碳化物(hfcs)等，其中，co2对温室效应的贡献最大，可达70％。截止2021年8月，大气中的co2水平已经达到416ppm，比工业化前的水平高出近200ppm。这个值远远超过了植物在自然碳循环中的消耗能力。因此，减少碳排放的重要性和紧迫性受到了广泛关注。针对目前化石能源的非替代性，总体来看在节能减排背景下发展碳捕集和封存技术(ccus)具有良好的前景。
2、到目前为止，co2的捕获技术主要有四种：溶剂吸收法、膜分离法、低温分离法和固体吸附法。其中固体吸附法由于操作弹性大、环境友好等优点而广受青睐。固体吸附法的核心是吸附剂的开发，传统的吸附剂如活性炭、沸石分子筛、硅胶等普遍存在对co2吸附量低、再生温度高等问题，分离性能未能达到工业化捕集co2的要求。而金属有机骨架材料(mofs)由于其结构明确、类型多样、极高的比表面积、低密度和化学可调性受到了研究者的广泛关注。其中mof-74材料最早由omarm.yaghi提出，由于其低温低压下对co2的高吸附量被广泛用于co2捕集领域。mg-mof-74(通常以硝酸镁水合物或醋酸镁水合物为金属盐，以2,5-二羟基对苯二甲酸为配体)由于mg-o键的离子特性，相对于其他
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种双金属mg-mof-74材料及其制备方法和应用。本专利技术制备的双金属mg-mof-74材料对于co2/n2具有较好的分离效果。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种双金属mg-mof-74材料的制备方法，包括以下步骤：
4、将醋酸镁、过渡金属盐、2,5-二羟基对苯二甲酸、羧酸、水、n,n-二甲基甲酰胺和乙醇混合，得到混合液；所述羧酸包括苯甲酸、丙烯酸、乙酸和乙二酸中的一种或几种；
5、将所述混合液进行水热反应，得到所述双金属mg-mof-74材料。
6、优选地，所述过渡金属盐包括醋酸钴、醋酸镍、醋酸锌、氯化锰和氯化亚铁中的一种或几种。
7、优选地，所述醋酸镁和过渡金属盐的摩尔比为2～12:1。
8、优选地，所述醋酸镁和过渡金属盐的总摩尔量与2,5-二羟基对苯二甲酸摩尔量的比值为3.0～3.5：1。
9、优选地，所述羧酸与2,5-二羟基对苯二甲酸的摩尔比为0.2～2:1。
10、优选地，所述水热反应的温度为100～140℃，时间为12～36h。
11、本专利技术提供了以上技术方案所述制备方法制备得到的双金属mg-mof-74材料。
12、本专利技术提供了以上技术方案所述双金属mg-mof-74材料从混合气体中选择性吸附分离co2的应用，所述混合气体包括n2。
13、优选地，所述混合气体中co2的体积分数为10～15％。
14、优选地，在应用前，将所述双金属mg-mof-74材料进行活化，所述活化在惰性气氛中进行，所述活化的温度为150～300℃，时间为6～10h。
15、本专利技术提供了一种双金属mg-mof-74材料的制备方法，包括以下步骤：将醋酸镁、过渡金属盐、2,5-二羟基对苯二甲酸、羧酸、水、n,n-二甲基甲酰胺和乙醇混合，得到混合液；将所述混合液进行水热反应，得到所述双金属mg-mof-74材料；所述羧酸包括苯甲酸、丙烯酸、乙酸和乙二酸中的一种或几种。本专利技术所述双金属mg-mof-74材料以醋酸镁和过渡金属盐为两种金属中心离子源，以2,5-二羟基对苯二甲酸为配体制备而成。与纯mg-mof-74材料相比，双金属mg-mof-74由于框架中加入了更稳定的配位不饱和位点，使得孔隙结构的协同效应以及框架中不饱和金属位点的密度更高，因此提高了co2/n2分离性能。并且，本专利技术在合成过程中加入了所述羧酸，所述羧酸和2,5-二羟基对苯二甲酸配体对金属的竞争配位影响材料自组装过程中的配位进程，使得最终产品的结晶度、形貌(比表面积、孔隙结构)、稳定性都有所改变，从而调控材料的吸附性和选择性。此外，本专利技术提供的制备方过程简单，环境友好，并且重复性较好，利于工业放大。
16、本专利技术提供了以上技术方案所述制备方法制备得到的双金属mg-mof-74材料。本专利技术提供的双金属mg-mof-74材料具有优异的co2/n2分离性能，能够从co2和n2的混合气中高选择性地吸附分离co2。并且，所述双金属mg-mof-74材料与气体之间的吸附属于物理吸附，因此再生容易，不需要额外的能量输入，利于工业放大。
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1.一种双金属Mg-MOF-74材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属盐包括醋酸钴、醋酸镍、醋酸锌、氯化锰和氯化亚铁中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述醋酸镁和过渡金属盐的摩尔比为2～12:1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述醋酸镁和过渡金属盐的总摩尔量与2,5-二羟基对苯二甲酸摩尔量的比值为3.0～3.5：1。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述羧酸与2,5-二羟基对苯二甲酸的摩尔比为0.2～2:1。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为100～140℃，时间为12～36h。
7.权利要求1～6任意一项所述制备方法制备得到的双金属Mg-MOF-74材料。
8.权利要求7所述双金属Mg-MOF-74材料从混合气体中选择性吸附分离CO2的应用，所述混合气体包括N2。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述混合气体
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，在应用前，将所述双金属Mg-MOF-74材料进行活化，所述活化在惰性气氛中进行，所述活化的温度为150～300℃，时间为6～10h。
...【技术特征摘要】
1.一种双金属mg-mof-74材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属盐包括醋酸钴、醋酸镍、醋酸锌、氯化锰和氯化亚铁中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述醋酸镁和过渡金属盐的摩尔比为2～12:1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述醋酸镁和过渡金属盐的总摩尔量与2,5-二羟基对苯二甲酸摩尔量的比值为3.0～3.5：1。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述羧酸与2,5-二羟基对苯二甲酸的摩尔比为0.2～2:1。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，李聪明，张鑫，李枫，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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