【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
提供了具有增强的吸附特性的掺杂有金属的共价有机骨架组合物。
技术介绍
1、从流体流动中选择性地去除组分的能力对于多种应用是有价值的。用于从流体流动中选择性去除组分的应用的一些实例可以对应于气体纯化，诸如从含h2的流中去除h2s以增加h2含量。其它实例可以对应于去除组分以允许后续处理，诸如从流体流动中去除co2以允许co2的封存。从流体流动中选择性去除组分的常见策略是在适当条件下将流体流动暴露于吸附剂材料。
2、共价有机骨架(cof)是相对新的一类材料。cof通常可以具有高的可及表面积和相对大的孔体积。这使得cof成为一种具有潜在吸引力的材料，可用于各种需要高表面积和/或高孔体积的应用中。
3、一些cof已经用于吸附组分混合物。例如，美国专利申请公开2021/0086164描述了可以用于从含水混合物中选择性吸附金的酰胺连接的共价有机骨架。
4、其它cof已经用于催化应用。例如，美国专利10,301,727描述了使用共价有机骨架材料作为由非贵金属构成的金属纳米颗粒的载体。共价有机骨架负载的(不含贵金属)金属纳米颗粒组合物被描述为用于水分解的电催化剂。
5、用于催化应用的另一类型的cof描述于s.lin等人的标题为“用于催化水中co2还原的包含钴卟啉的共价有机骨架(covalent organic frameworks comprising cobaltporphyrins for catalytic co2 reduction in water)”(科学《(science)》，第349
6、又一类型的催化剂描述于s.y.ding的标题为“用于催化的共价有机骨架的构建：在suzuki–miyaura偶联反应中的pd/cof-lzu1(construction of covalent organicframework for catalysis:pd/cof-lzu1 in suzuki–miyaura coupling reaction)”(《美国化学会志(j.am.chem.soc.)》，第133卷，第19816至19822页(2011)的文章中。该参考文献描述了向共价有机骨架材料cof-lzu1中添加钯。
7、美国专利8,088,356描述了用于储氢的掺杂有碱金属离子或碱土金属离子的共价有机骨架材料。
8、美国专利10,301,727描述了共价有机骨架作为基于非贵金属的水分解电催化剂的载体。两种特定类型的共价有机骨架材料被描述为可以用作水电解催化剂的金属纳米颗粒的载体。
9、还对cof材料吸附co2进行了一些研究。期望具有可以改善和/或改进cof材料的co2吸附性质的物质的系统、方法和/或组合物。
技术实现思路
1、一方面，提供了一种组合物。该组合物包括包括一个或多个官能团的共价有机骨架。一个或多个官能团可以对应于亚胺、胺、吡啶、咪唑、呋喃、酮、醛、醚、酯或其组合。附加地，组合物可以包括在组合物内具有的化学计量为mxy的一种或多种金属离子和至少一种抗衡离子。对于组合物内的这种化学计量，m是一种或多种金属离子，x是至少一种抗衡离子，并且y是a)在2.9和3.1之间、b)在1.9和2.1之间、c)在3.9和4.1之间，或d)在0.9和1.1之间。一种或多种金属离子可以对应于mg、ca、y、la、al、ga、in、co、cr、fe、ti、zr、sc、v、mn、ni、cu、zn或其组合的金属离子。组合物可以进一步包括i)0.005至0.5的一种或多种金属离子与氮的摩尔比、ii)相对于组合物的重量，1.0重量％至15重量％的一种或多种金属离子，或iii)i)和ii)的组合。
2、在一些方面，一个或多个官能团可以对应于一个或多个亚胺官能团。在一些方面，一种或多种金属离子可以对应于mg、ca、y、la、al、ga、in、co、cr、fe、ti、zr、sc、v、mn或其组合的金属离子。在一些方面，一种或多种金属离子可以对应于mg、ca、y、la、al、ga、in、co、cr、fe、ti、zr或其组合的金属离子。在一些方面，y可以在2.9和3.1之间，并且一种或多种金属离子可以对应于al、ga、in、co、cr、fe或其组合的金属离子。
3、在另一方面，提供了一种组合物。组合物可以包括包含亚胺官能团的共价有机骨架。该组合物可以进一步包括在组合物内具有的化学计量为mxy的一种或多种金属离子和至少一种抗衡离子，其中m是一种或多种金属离子，x是至少一种抗衡离子，并且y在2.9和3.1之间。组合物可以进一步包括i)0.005至0.5的一种或多种金属离子与氮的摩尔比、ii)相对于组合物的重量，1.0重量％至15重量％的一种或多种金属离子，或iii)i)和ii)的组合。附加地，组合物可以包括co2，组合物中co2与一种或多种金属离子的摩尔比在0.01和1.0之间。组合物可以进一步包括ftir光谱中在1635cm-1和1660cm-1之间的峰和ftir光谱中在1615cm-1和1625cm-1之间的峰。
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1.一种组合物，其包含：包含一个或多个官能团的共价有机骨架，所述一个或多个官能团包含亚胺、胺、吡啶、咪唑、呋喃、酮、醛、醚、酯或其组合；以及在所述组合物内具有的化学计量为MXY的一种或多种金属离子和至少一种抗衡离子，其中M是所述一种或多种金属离子，X是所述至少一种抗衡离子，并且Y是a)在2.9和3.1之间、b)在1.9和2.1之间、c)在3.9和4.1之间，或d)在0.9和1.1之间，所述一种或多种金属离子包含Mg、Ca、Y、La、Al、Ga、In、Co、Cr、Fe、Ti、Zr、Sc、V、Mn、Ni、Cu、Zn或其组合的金属离子，所述组合物包含i)0.005至0.5的所述一种或多种金属离子与氮的摩尔比、ii)相对于所述组合物的重量，1.0重量％至15重量％的所述一种或多种金属离子，或iii)i)和ii)的组合。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述一个或多个官能团包含亚胺。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中Y在2.9和3.1之间，并且其中所述一种或多种金属离子包含Al、Ga、In、Co、Cr、Fe或其组合的金属离子。
4.根据权利要求1
5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种抗衡离子包含氯离子、溴离子、硝酸根、亚硝酸根、磷酸根、高氯酸根或其组合。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物进一步包含水合水。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述共价有机骨架包含Py-1P、Py-TT或Py-Py。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包含300cm2/g或更大的表面积。
9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述共价有机骨架的骨架结构包含所述一个或多个官能团。
10.根据权利要求9所述的组合物，其中所述骨架结构进一步包含官能团，所述官能团包含硫化物、噻吩并、噻吩基或其组合。
11.根据权利要求1所述的组合物，其中所述共价有机骨架包含层状晶体结构。
12.根据权利要求1所述的组合物，其中所述共价有机骨架的骨架结构包含一个或多个亚胺官能团。
13.一种组合物，其包含：包含亚胺官能团的共价有机骨架；在所述组合物内具有的化学计量为MXY的一种或多种金属离子和至少一种抗衡离子，其中M是所述一种或多种金属离子，X是所述至少一种抗衡离子，并且Y在2.9和3.1之间，所述组合物包含i)0.005至0.5的所述一种或多种金属离子与氮的摩尔比、ii)相对于所述组合物的重量，1.0重量％至15重量％的所述一种或多种金属离子，或iii)i)和ii)的组合；以及CO2，所述组合物包含在0.01和1.0之间的CO2与所述一种或多种金属离子的摩尔比，所述组合物进一步包含FTIR光谱中的在1635cm-1和1660cm-1之间的峰和所述FTIR光谱中的在1615cm-1和1630cm-1之间的峰。
14.根据权利要求13所述的组合物，其中所述一种或多种金属离子包含Al、Ga、In、Co、Cr、Fe或其组合的金属离子。
15.根据权利要求13所述的组合物，其中所述共价有机骨架包含Py-1P。
16.一种形成组合物的方法，其包含：提供包含一个或多个官能团的共价有机骨架，所述一个或多个官能团包含亚胺、胺、吡啶、咪唑、呋喃、酮、醛、醚、酯或其组合；将一种或多种金属离子和至少一种抗衡离子添加到所述组合物中以形成掺杂金属离子的组合物，所述掺杂金属离子的组合物在所述组合物内具有的化学计量为MXY，其中M是所述一种或多种金属离子，X是所述至少一种抗衡离子，并且Y是a)在2.9和3.1之间，b)在1.9和2.1之间，c)在3.9和4.1之间，或d)在0.9和1.1之间，所述一种或多种金属离子包含Mg、Ca、Y、La、Al、Ga、In、Co、Cr、Fe、Ti、Zr、Sc、V、Mn、Ni、Cu、Zn或其组合的金属离子；洗涤所述掺杂金属离子的组合物以去除所述一种或多种金属离子的至少一部分和所述至少一种抗衡离子的至少一部分以形成洗涤的组合物；以及将一种或多种附加的金属离子和至少一种附加的抗衡离子添加到所述组合物中以形成洗涤的掺杂金属离子的组合物，所述洗涤的掺杂金属离子的组合物在所述组合物内具有的化学计量为M*X*Y*，其中M*包含所述一种或多种附加的金属离子，X*包含所述至少一种附加的抗衡离子，并且Y*是a)在2.9和3.1之间、b)在1.9和2.1之间、c)在3.9和4.1之间，或d)在0.9和1.1之间，所述一种或多种附...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种组合物，其包含：包含一个或多个官能团的共价有机骨架，所述一个或多个官能团包含亚胺、胺、吡啶、咪唑、呋喃、酮、醛、醚、酯或其组合；以及在所述组合物内具有的化学计量为mxy的一种或多种金属离子和至少一种抗衡离子，其中m是所述一种或多种金属离子，x是所述至少一种抗衡离子，并且y是a)在2.9和3.1之间、b)在1.9和2.1之间、c)在3.9和4.1之间，或d)在0.9和1.1之间，所述一种或多种金属离子包含mg、ca、y、la、al、ga、in、co、cr、fe、ti、zr、sc、v、mn、ni、cu、zn或其组合的金属离子，所述组合物包含i)0.005至0.5的所述一种或多种金属离子与氮的摩尔比、ii)相对于所述组合物的重量，1.0重量％至15重量％的所述一种或多种金属离子，或iii)i)和ii)的组合。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述一个或多个官能团包含亚胺。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中y在2.9和3.1之间，并且其中所述一种或多种金属离子包含al、ga、in、co、cr、fe或其组合的金属离子。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述一种或多种金属离子包含mg、ca、y、la、al、ga、in、co、cr、fe、ti、zr、sc、v、mn或其组合的金属离子。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种抗衡离子包含氯离子、溴离子、硝酸根、亚硝酸根、磷酸根、高氯酸根或其组合。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物进一步包含水合水。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述共价有机骨架包含py-1p、py-tt或py-py。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包含300cm2/g或更大的表面积。
9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述共价有机骨架的骨架结构包含所述一个或多个官能团。
10.根据权利要求9所述的组合物，其中所述骨架结构进一步包含官能团，所述官能团包含硫化物、噻吩并、噻吩基或其组合。
11.根据权利要求1所述的组合物，其中所述共价有机骨架包含层状晶体结构。
12.根据权利要求1所述的组合物，其中所述共价有机骨架的骨架结构包含一个或多个亚胺官能团。
13.一种组合物，其包含：包含亚胺官能团的共价有机骨架；在所述组合物内具有的化学计量为mxy的一种或多种金属离子和至少一种抗衡离子，其中m是所述一种或多种金属离子，x是所述至少一种抗衡离子，并且y在2.9和3.1之间，所述组合物包含i)0.005至0.5的所述一种或多种金属离子与氮的摩尔比、ii)相对于所述组合物的重量，1.0重量％至15重量％的所述一种或多种金属离子，或iii)i)和ii)的组合；以及co2，所述组合物包含在0.01和1.0之间的co2与所述一种或多种金属离子的摩尔比，所述组合物进一步包含ftir光谱中的在1635cm-1和1660cm-1之间的峰和所述ftir光谱中的在1615cm-1和1630cm-1之间的峰。
14.根据权利要求13所述的组合物，其中所述一种或多种金属离子包含al、ga、in、co、cr、fe或其组合的金属离子。
15.根据权利要求13所述的组合物，其中所述共价有机骨架包含py-1p。
16.一种形成组合物的方法，其包含：提供包含一个或多个官能团的共价有机骨架，所述一个或多个官能团包含亚胺、胺、吡啶、咪唑、呋喃、酮、醛、醚、酯或其组合；将一种或多种金属离子和至少一种抗衡离子添加到所述组合物中以形成掺杂金属离子的组合物，所述掺杂金属离子的组合物在...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵丹，C·康，Y·王，Z·张，L·S·鲍，E·W·小科克兰，D·C·卡拉布罗，
申请(专利权)人：埃克森美孚技术与工程公司，
类型：发明
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