[发明专利]金属有机骨架二氧化碳吸附材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种金属有机骨架二氧化碳吸附材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、将金属盐溶于水形成溶液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，当溶液中出现沉淀物时，将溶液过滤、洗涤后烘干，然后于真空条件下活化处理，得到金属有机骨架材料。本发明还公开了一种金属有机骨架二氧化碳吸附材料的应用。本发明解决了现有技术中存在的MOF‑74材料制备时设备要求高、操作难度大的问题。

技术领域

本发明属于CO₂吸附材料制备技术领域，具体涉及一种金属有机骨架二氧化碳吸附材料的制备方法，本发明还涉及一种金属有机骨架二氧化碳吸附材料的应用。

背景技术

近些年来，人类通过焚烧石油、天然气等各种放射性强的化石气体矿物，或者砍伐树木燃烧时而产生的诸如CO₂、CH₄等多种放射性化石气体，直接进入并且辐射到地球大气层，直接导致了当今全球境内气候的快速变暖。二氧化碳捕集与封存(CCS)技术是短期内应对全球气候变化最重要的技术之一。一般燃煤电厂捕集CO₂为燃烧后捕集，燃烧后捕集方法有低温蒸馏法、溶剂吸收法、膜分离法、吸附法等。其中吸附法由于操作简单、对环保要求低、再生能耗低等特点成为近些年来CO₂捕集技术的的研究热点，并得到广泛应用。

多孔固体物理吸附材料包括活性炭、分子筛、金属有机框架(MOFs)等，MOFs是最近十几年来发现的一种新型多孔材料，由于其具有发达的孔隙、巨大的比表面积和孔容、可调节的孔径、良好的热稳定性和化学稳定性、存在多种不饱和配位键表现出优良的吸附性能等，此外许多的MOFs材料具有呼吸特性，能使吸附在其孔隙内的CO₂通过改变外界环境条件而实现吸脱附循环其自身的物化结构性质保持稳定。MOFs材料是当前的研究热点。近期研究显示，MOF-74对CO₂的吸附研究最为频繁是因为在MOF-74合成过程中形成6配位的三维框架结构其中位于孔道内侧与小分子(水，乙醇)作用的配位键易断裂得到5配位的不饱和框架结构，此外MOF-74含有丰富的微孔孔道。

MOF-74材料作为CO₂吸附剂，具有吸附容量大、再生能耗小等优点，具有良好的应用前景。然而目前MOF-74材料的制备方法为水热法、微波法等，对仪器设备要求高，工业化大量制备MOF-74材料技术还不成熟。本论文采用冷凝回流法制备MOF-74材料，此方法仪器搭建简单、便宜，为MOF-74吸附剂材料的低能耗、大规模生产和应用提供理论支撑。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属有机骨架二氧化碳吸附材料的制备方法，解决了现有技术中存在的MOF-74材料制备时设备要求高、操作难度大的问题。

本发明的另一目的是提供一种金属有机骨架二氧化碳吸附材料的应用。

本发明所采用的第一技术方案是，一种金属有机骨架二氧化碳吸附材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将金属盐溶于水形成溶液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，当溶液中出现沉淀物时，将溶液过滤、洗涤后烘干，然后于真空条件下活化处理，得到金属有机骨架材料。

本发明第一技术方案的特点还在于，

步骤1金属盐为硝酸钴、硝酸镍、硝酸铈、硝酸铜、硝酸锌中的其中一种；金属盐与水的摩尔质量比为1：(10～15)。

步骤2中含有乙醇和N，N-二甲基甲酰胺的溶液中，乙醇和N，N-二甲基甲酰胺的体积比(1～1.5)：1。