[发明专利]一种双金属有机骨架吸附剂的制备方法及其应用

说明书

本发明属于金属有机骨架吸附材料领域，提供了一种双金属有机骨架吸附剂的制备方法及其应用。称取有机配体，加入DMF:MeOH：Hsubgt;2/subgt;O为1‑20：1：1的溶剂中室温搅拌使其完全溶解，添加例金属源，置于水浴锅中，搅拌；在80‑140℃晶化20‑30小时；将产物转移出来，经洗涤、干燥后、真空活化后，得到红棕色粉末即为双金属有机骨架CoNi‑MOF‑74吸附剂。本发明吸附剂材料制备方法简单；使用金属掺杂制备的CoNi‑MOF‑74吸附剂为20‑30μm的梭形晶体，仍然具有良好的稳定性和再生性能；较大幅度的提高了其对氢气的吸附能力，对氢气的吸附分离和储存提供了更为有效的处理方法和研究方向。

技术领域

本发明涉及金属有机骨架吸附材料领域，具体涉及一种双金属有机骨架吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术

能源枯竭和环境污染给世界的可持续发展带来双重挑战。氢能作为一种绿色高效的新能源，为这些问题的解决提供了新的途径。然而，由于特殊的理化性质，氢气的储存是氢能实现规模应用的难点。与高压气态和低温液态等储氢技术相比,物理吸附法安全性好，吸放氢速度快，储存方式简单，具有广阔的发展前景。储氢材料的开发是解决氢能应用中氢存储技术难题的关键。金属有机骨架作为一类独特的多孔材料，由于具有高比表面积、孔径可调以及多种拓扑结构等优势已经越来越多的被应用于气体分离、气体吸附等领域。它们由有机配体和金属离子构成配位键。有机配体可以构建出具有均匀孔径的多孔结构，使MOFs对气体的吸附具有更高的吸附容量；而可调节的孔结构大小及其表面性质改性可使其选择性的吸附某种气体。O.M.Yaghi等人测试了MOF-5的氢气吸附性能，结果显示，77K、1bar下的氢气吸附量为1.3wt％，同时，他们又报道了IRMOF-8、IRMOF-11、IRMOF-18及MOF-177在77K、1bar条件下的氢气吸附量为1.5wt％、1.62wt％、0.89wt％、1.25wt％。2006年,他们又报道了HKUST-1在77K、1atm条件下的氢气吸附量为2.44wt％。尽管氢气吸附量随着研究的不断深入逐渐增大，但大多数MOFs材料存在着稳定性差的缺陷。而2006年合成出的MOF-74，由于配体中的羟基氧原子和羧基氧原子均参与配位，因此该系列材料都很稳定，能在450℃下保持稳定，并且，Ni-MOF-74由于高密度的不饱和金属位点，具有目前最高的氢气吸附热(12.9kJ/mol)。目前其在77K、1bar条件下的氢气吸附量是1.77wt％，没有达到理想的氢气吸附量。因此，本领域亟需一种保持稳定性并且具有优异吸附性能及再生性能吸附剂的制备方法。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种双金属有机骨架吸附剂的制备方法。

本发明的技术方案：

一种双金属有机骨架吸附剂的制备方法，步骤如下：

(1)称取2,5-二羟基对苯二甲酸，溶解于N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇及去离子水的混合溶液中，室温条件下搅拌使其完全溶解得到溶液A；

(2)再称取六水合硝酸镍及六水合硝酸钴加入到溶液A中，在室温下搅拌使其完全溶解，得到浅绿色合成液为溶液B；

(3)将溶液B完全转移至含有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，置于烘箱中晶化反应；

(4)反应完成后，在室温下自然冷却，将产物收集离心一次，再将所得产物先后浸渍于N,N-二甲基甲酰胺、无水甲醇中洗涤，干燥，真空活化，制得双金属有机骨架吸附剂CoNi-MOF-74。

步骤(1)中N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇及去离子水的体积比为1-20：1：1。

步骤(2)中六水合硝酸钴与六水合硝酸镍摩尔比为0.1-9：1。

步骤(3)中晶化温度为80℃-140℃，晶化时间为20-30小时；真空活化温度为150℃-250℃。