[发明专利]镍基金属有机骨架负载酚醛树脂材料的制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种镍基金属有机骨架负载酚醛树脂材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、将镍盐和酚醛树脂溶于水形成溶液A；步骤2、将2,5‑二羟基对苯二甲酸溶于含有乙醇和N，N‑二甲基甲酰胺的溶液中形成溶液B；步骤3、将溶液A和溶液B混合均匀，得到混合溶液，然后将混合溶液加热，搅拌，当溶液中出现红褐色沉淀物时，将其过滤、洗涤后烘干，然后于真空条件下活化处理，得到镍基金属有机骨架负载酚醛树脂材料。本发明还公开了一种镍基金属有机骨架负载酚醛树脂材料的应用。本发明解决了现有技术中存在的MOF‑74材料热稳定性较差的问题。

技术领域

本发明属于CO₂吸附材料技术领域，具体涉及一种镍基金属有机骨架负载酚醛树脂材料的制备方法，本发明还涉及一种金属有机骨架负载酚醛树脂材料的应用。

背景技术

随着全球工业化的加剧，每年矿物燃料燃烧、森林砍伐以及其他天然与人为活动大约要消耗80～90亿吨碳，最终它们会以CO₂的形式进入地球的大气层，致使全球变暖。限制CO₂的排放量、加强对CO₂的捕集与再利用、开发新能源等都是减少CO₂对环境影响的重要手段。目前清洁能源尚且无法取代碳能源成为主导，因此能够有效地从排放源中捕集CO₂的CO₂捕集与封存技术(CCS)己经受到了人们的广泛关注。因此，迫切需要开发高效的CO₂吸附剂。

已有研究中，被用于CO₂捕集的固体吸附材料主要有：活性炭、沸石分子筛、金属氧化物以及金属有机骨架材料等。但活性炭作为CO₂吸附材料，吸附能力随着合成方式及原料的不同而一直改变着，吸附性能极不稳定，尚不能成为优良的CO₂吸附剂；沸石分子筛在低压下吸附量低且遇水就失活，从而降低了材料对CO₂气体的吸附性能，因而限制了其在实际条件下的应用。金属有机骨架材料(MOFs)是近年来新兴的一类多孔固体材料吸附剂，它具有高比表面积、高孔隙率及可调控的孔径在气体分离/贮存、污染物去除、色谱分离净化领域被大规模应用。美国化学家Yaghi及科研团队制备了几种MOFs材料，并在临界温度、高压下对制备的MOF-5进行了CO₂吸附测试，吸附量达到了22mmol/g。最近，中国科学技术大学微尺度国家实验室用多重模板法成功地指引了ZIF-8的生长，并进一步将其转化为多孔氮掺杂碳纳米纤维，解决了目前大多数MOFs材料对水或湿度敏感而易引起结构变化并失去原有多孔性的实际问题。

MOFs材料因为由金属离子中心与有机配体组成，可通过调节组成成分合成成百上千种不同框架结构的金属有机骨架材料，它们几乎都具有比表面积大、可调剂的孔径、节点多样化、微孔丰富等特点。其次，金属有机骨架材料作为多相催化剂还具有空间限域效应、主客体识别效应、立体和电子效应以及框架内两个或者多个催化活性位点的协同效应。此外，还可以通过改变中心离子及有机配体去调整金属有机骨架材料的框架结构，从而提高金属有机骨架材料与目标气体的吸附强度，提高催化效率。最后，金属有机骨架材料可以轻而易举的从气相/液相反应中分离出来，回收处理后可循环利用，节约成本。

MOFs材料作为一种新型的有机功能化多孔金属材料，在CO₂分子捕集和储存领域中已经开始具有很广泛的工业应用性和发展潜力，因为它的CO₂吸附性能远远地要高于任何一种多孔金属材料，而且可以通过改变合成MOFs材料的金属中心离子和有机配体对其进行更加精细化的结构设计，这样就更好地有效改善对CO₂的亲和度。其中，高的比表面积，可调节的孔径以及强的主客体相互作用力是MOFs材料具有良好的CO₂吸附性能关键。