[发明专利]一种聚合物复合金属有机框架材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚合物复合金属有机框架材料的制备方法。本发明属于二氧化碳气体吸附领域，具体涉及一种聚乙烯亚胺与MOF‑74的复合材料，其制备方法包括制备Zn‑MOF‑74:将六水合硝酸锌与2,5‑二羟基对苯二甲酸溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，在水热反应条件下得到Zn‑MOF‑74材料；将不同比例的聚乙烯亚胺溶于甲醇中，将Zn‑MOF‑74材料干燥、去除吸附水和配位水后，在超声下将聚乙烯亚胺甲醇溶液滴入Zn‑MOF‑74材料中，随后将所得样品在氮气保护下复合，干燥后得到目的产物。本发明提出了一种对MOF‑74进行改性的新途径，具有制备方法简单、成本低廉，易于实现工业化生产的特点。

技术领域

本发明涉及二氧化碳气体吸附材料技术领域，具体涉及一种聚合物复合金属有机框架材料的制备方法。

背景技术

在二氧化碳是主要的温室气体，它吸收地球表面的热辐射。虽然温室气体的主要来源是二氧化碳，但自从寒武纪末二氧化碳的浓度就始终维持稳定。随着绿植光合生物的减少，连续的大规模燃烧化石燃料从工业革命导致了全球变暖，人类活动是全球性气候变化主要的原因。毫无疑问,近年来的许多极端天气事件与大气中过量的二氧化碳浓度相关,温室效应所导致的全球变暖及其他环境问题如海平面持续上涨,越来越多的海洋风暴,山洪,等等。尽管存在其他因素，但上述关系的重要性不应被减弱。不幸的是，据专家预测，大气中二氧化碳浓度增加的趋势在未来几十年内不会改变，因为化石燃料仍将是主要的能源来源。

聚乙烯亚胺(PEI)是一种用高密度胺基官能化的聚合物，可与二氧化碳结合形成氨基甲酸酯，聚乙烯亚胺可以被功能化到MOFs上以增强二氧化碳吸附。

Zn-MOF-74是以Zn²⁺为中心, 以2，5-二羟基对苯二甲酸为连接剂, 高温下可脱去孔道内的溶剂分子，并暴露出不饱和金属位点，不饱和金属位点可以为二氧化碳分子提供额外的结合位点，所以本身具有较强的二氧化碳吸附能力，此外，孔道的外表面具有羟基，便于对其进行功能化或与聚合物交联，从而制备MOF与聚合物的复合材料。

发明内容

本发明提供一种吸附二氧化碳气体的聚合物复合金属有机框架材料，所述材料通过将Zn-MOF-74浸渍在聚乙烯亚胺的醇溶液中制备聚合物复合金属有机框架材料，可以有效地吸附二氧化碳。

本发明包括以下步骤：

（1）、首先将2.329克六水合硝酸锌与0.513克2,5-二羟基对苯二甲酸溶于50毫升N,N-二甲基甲酰胺溶液中，超声30分钟后，加入2.5毫升去离子水，充分混合后得到前驱体混合溶液；

（2）、将上述混合溶液转移到水热反应釜中，在120℃下进行水热反应24小时，待反应完成自然冷却至室温后，将所得沉淀进行溶剂交换并离心清洗，除去过量的配体分子，将溶剂交换并离心后的反应沉淀在100℃下干燥12小时得到干燥的粉末样品；

（3）、超声下将所需量(5%-40%)的聚乙烯亚胺溶解在40毫升无水甲醇中5分钟，在超声下将聚乙烯亚胺甲醇溶液滴入2克Zn-MOF-74粉末中，然后在氮气保护下恒温40℃持续8小时，最后100℃真空干燥，得到目的产物；

作为一种优选方案，所述的一种聚乙烯亚胺与MOF-74的复合材料的制备方法，其特征在于，优选的步骤（3）中的40毫升聚乙烯亚胺甲醇溶液的浓度为5%~40%；

作为一种优选方案，所述的一种聚乙烯亚胺与MOF-74的复合材料的制备方法，其特征在于，优选的步骤（3）中Zn-MOF-74与聚乙烯亚胺组装的方法为浸渍法；

作为一种优选方案，所述的一种聚乙烯亚胺与MOF-74的复合材料的制备方法，其特征在于，优选的步骤（3）中浸渍法的反应条件是在氮气保护下恒温40℃持续8小时；

作为一种优选方案，所述的一种聚乙烯亚胺与MOF-74的复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料应用于二氧化碳的吸附。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

（1）本发明所述方法合成简单，并且易于分离产物；