[发明专利]低共熔离子液体/金属框架材料用于碳中和的方法

说明书

本发明公开了低共熔离子液体/金属框架材料用于碳中和的方法。采用低共熔离子液体DES为气体捕获材料，金属有机框架材料MOF为笼状材料，DES与MOF材料结合得到的复合材料YCTC‑1应用于碳中和领域，本发明与现有技术相比，优点为：(1)原材料易得，操作过程简单，对设备要求不高；(2)制备的YCTC‑1复合材料较公开报道的其它CO2气体吸附材料的效果有显著进步，可用于碳中和等领域；(3)复合材料回收方便、可重复使用，环境友好且容易工业放大。

技术领域

本发明涉及一种基于金属框架材料与低共熔离子液体构建的复合材料，在自然温度条件下捕获、吸收CO₂气体的应用方法，属于碳达峰、碳中和、新材料领域。

背景技术

全球变暖是人类的行为造成地球气候变化的后果。“碳”就是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源。“碳”耗用得多，导致地球暖化的元凶“二氧化碳”也制造得多。随着人类的活动，全球变暖也在影响着人们的生活方式，带来越来越多的问题。。

现有CO₂废气主要治理方法按照净化作用原理的不同，可分为催化还原法、吸收和吸附三类：1、催化还原法：在高温、催化剂存在的条件下，将废气中的CO₂还原成甲醇、甲酸、乙酸等化工原料，由于反应温度较高，同时需要催化剂，设备投资较大，运行成本较大；2、吸附法：主要是利用碱性吸收材料、吸附剂来吸附大气中的CO₂，由于吸附容量小，故该法仅适用于CO₂浓度低、气量小的废气处理；3、吸收法：用水或碱、盐的水溶液来吸收废气中的碳氧化合物，使废气得以净化。该法设备投资省，运行成本较低，但由于吸收剂本身是水溶液，很多对湿度要求较高的场所，或者工作条件较苛刻的地方则难以实施。

金属框架材料MOF在气体分离方面已有应用，碱性离子液体在气体吸附方面也有所应用，但基本是单独应用于CO₂、CO、NH₃等气体的吸收分离，而在CO₂气体吸收方面运行效果、可拓展性等方面有所不足。因此，本发明采用操作简便、采用低共熔离子液体IL为气体吸附剂，金属框架材料Cr-MIL-101为框架支撑材料，经复合后得到低共熔离子液体/金属框架材料YCTC-1（IL@MIL-101_Cr）用于“双碳”经济领域中捕获CO₂。

发明内容

本发明的目的在于提出一种低共熔离子液体/金属框架材料用于碳中和的方法，采用低共熔离子液体IL为气体捕获材料，金属有机框架材料Cr-MIL-101为笼状材料，IL与Cr-MIL-101材料结合得到的复合材料YCTC-1在碳中和领域中用于CO₂之诱导、捕获、封压。

实现本发明目的的技术解决方案是由制备的金属框架材料Cr-MIL-101为球笼状材料、离子液体IL为气体吸附剂，IL与Cr-MIL-101结合得到的复合材料YCTC-1，对CO₂实施高效捕获；其中，复合材料YCTC-1的构建具体步骤如下：

步骤1）Cr-MIL-101的制备：将一定量的三价铬盐、对苯二甲酸、离子液体（0.1 g）和一定量的去离子水，依次加入至聚四氟乙烯内衬中，密封反应釜置于190 ~200 ℃烘箱中，反应12~15 h，结束后待溶液自然冷却至室温后，依次用去离子水、乙醇各洗涤3 次，最后在80 ℃真空干燥箱中干燥2 h，得到中间体Cr-MIL-101材料；其中，三价铬盐是CrCl₃·6H₂O，或者是CrNO₃·9H₂O；离子液体是1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，或者是1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，或者是这两种离子液体以任意比例混合而成的混合物；