本發明專利技術提供一種金屬有機骨架材料NH2?MIL?53(Al)，所述骨架含有的1.5nm微孔，2?30nm介孔。本發明專利技術還提供一種金屬有機骨架材料NH2?MIL?53(Al)的制備方法及其應用。本發明專利技術具有制備速度快，產率高，操作簡單的優點，同時對CO2較好的吸附效果。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及多孔吸附材料
，尤其涉及一種金屬有機骨架材料NH2-MIL-53(Al)、制備方法及應用。
技術介紹
二氧化碳是地球溫室效應的主要因素，主要來源于煤、石油、天然氣和植物的排放。全球也在致力于CO2的吸附、分離，目前主要的方法有膜分離、溶劑化學吸附、固體吸附、低溫分離、電化學分離、燃料電池等。在CO2氣體儲存和分離上，吸附被認為是商業上最有競爭力、最有發展前途、最具操作性的技術。金屬有機骨架材料MIL-53的化學式為M(OH)(O2C-C6H4-CO2)，其中心原子為Al、Fe、Cr等，-OH占據鋁氧八面體的角頂位置，形成金剛石型一維結構，由對苯二甲酸或者2-氨基對苯二甲酸作為價鍵結構將鋁氧八面體連接起來，構成三維微孔骨架結構，孔尺寸大約0.85nm。特殊孔道結構賦予NH2-MIL-53(Al)在CO2的吸附和脫附過程中發生收縮和膨脹現象，具有較明顯的吸附CO2優勢。NH2-MIL-53(Al)傳統的制備方法需要水熱反應釜中130℃下放置72h，費時費力。李玉龍(專利申請號201310416825.7)涉及了Pd/MIL-53(Al)催化劑及其制備適用于催化裂化催化劑再生裝置所排放煙氣及機動車尾氣中CO的催化消除。吳一楠(專利申請號201310416825.7)介紹了水熱法制備金屬有機骨架材料MIL-53(Al)的合成方法，采用水不溶性金屬鋁源作為前驅體并配合使用酸助劑，具有原料成本低、條件較溫和、節能環保等優點。但上述合成方法都存在反應時間長，費時費力，產率低等缺點。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術的不足，提供一種制備簡單、快速的NH2-MIL-53(Al)、制備方法及應用。本專利技術通過以下技術手段解決上述技術問題的：一種金屬有機骨架材料NH2-MIL-53(Al)，所述骨架含有的1.5nm微孔，介孔為2-30nm。優選地，介孔為2.1-4nm。一種制備上述金屬有機骨架材料NH2-MIL-53(Al)的方法，包括如下質量組分：2-氨基對苯二甲酸 0.75-0.85份Al(NO3)3·9H2O 1.20-1.50份DMF 30-50份稱取2-氨基對苯二甲酸溶于DMF中，加入的Al(NO3)3·9H2O，攪拌至完全溶解，放入超聲微波協同萃取儀中反應，將所得的淡黃色固體離心分離，干燥后，得產物。優選地，所述超聲微波反應的時間為10-25min。優選地，所述超聲微波輸出功率為150W-500W。優選地，所述淡黃色固體離心分離后，將淡黃色固體進行純化處理。優選地，純化處理的具體工藝：用無水乙醇抽提回流24h，除去未反應的2-氨基對苯二甲酸和DMF，然后離心分離，用無水乙醇洗滌兩次。優選地，干燥溫度為120℃，干燥時間為12h。一種金屬有機骨架材料NH2-MIL-53(Al)用于CO2吸附材料的應用本專利技術的優點在于：本專利技術針對現有水熱法制備MIL-53(Al)技術存在的缺點和不足，將超聲法和微波法聯合起來，通過選用2-氨基對苯二甲酸配體，溶解于N,N二甲基甲酰胺中，加入硝酸鋁混合均勻，放置于超聲微波聯合萃取儀中，簡單、快速、制備了NH2-MIL-53(Al)。超聲微波聯合能在10min的時間內迅速完成反應，制備NH2-MIL-53(Al)。本方法制備的NH2-MIL-53(Al)具有制備速度快，產率高，操作簡單等優點，同時對CO2較好的吸附效果。附圖說明圖1為本專利技術的不同超聲-微波反應時間樣品的氮氣吸附脫附等溫線圖。圖2為本專利技術的不同超聲-微波反應時間樣品的介孔分布圖。圖3為本專利技術的不同超聲-微波反應時間樣品的XRD圖。圖4為本專利技術的不同超聲-微波反應時間樣品的FTIR圖。圖5為本專利技術的不同超聲-微波反應時間樣品的TG圖。圖6為本專利技術的不同超聲-微波反應時間樣品的DTG圖。圖7為本專利技術的不同超聲-微波反應時間的SEM圖。圖8為本專利技術的不同超聲-微波反應時間的TEM圖。圖9為本專利技術超聲-微波反應時間為25min樣品的XPS圖。圖10為本專利技術不同-超聲微波反應時間樣品對CO2的吸附圖。圖11為本專利技術超聲-微波反應時間為20min，樣品對CO2循環吸附5次的吸附圖。具體實施方式以下結合附圖對本專利技術進行詳細的描述。實施例1一種制備金屬有機骨架材料NH2-MIL-53(Al)的方法，稱取2-氨基對苯二甲酸0.75份溶于30份DMF中，加入1.2份的Al(NO3)3·9H2O，磁力攪拌使其完全溶解，然后移入圓底燒瓶中，將裝有反應混合物的圓底燒瓶放入超聲微波協同萃取儀(CW-2000)中，采用150W的微波輸出功率，同時超聲反應5min。將所得的淡黃色固體離心分離，用無水乙醇抽提回流24h，除去未反應的2-氨基對苯二甲酸和DMF，然后離心分離，用無水乙醇洗滌兩次，將黃色固體粉末NH2-MIL-53(Al)產物放入真空干燥箱120℃干燥12小時。實施例2本實施例與實施例1的區別為：2-氨基對苯二甲酸 0.85份Al(NO3)3·9H2O 1.50份DMF 50份超聲微波反應的時間為25min、輸出功率為500W。實施例3本實施例與實施例1的區別為：2-氨基對苯二甲酸 0.8份Al(NO3)3·9H2O 1.3份DMF 40份超聲微波反應的時間分別為10、15、20、25min，輸出功率為350W。(1)不同超聲-微波反應時間樣品的氮氣吸附脫附等溫線和介孔的分布分析通過對不同超聲微波反應時間制備樣品的產率進行計算如圖1、圖2，可以看出，反應產率從10min的68％增加到25min的95％，反應產率接近于水熱法制備的NH2-MIL-53(Al)。比表面積從10min的499m2g-1逐漸增大到25min的636m2g-1，但都小于水熱法合成的1036m2g-1，吸附曲線為Ⅱ型的等溫線，具有明顯的滯后環，說明產物中有大量介孔結構的存在。除了骨架本身所含有的1.5nm微孔以外，從2nm到30nm有介孔分布，樣品的介孔主要分布在2.1-4nm之間。其中圖1、圖2中的(a)表示超聲微波反應10min；(b)表示超聲微波反應15min；(c)表示超聲微波反應20min；(d)表示超聲微波反應25min；(e)表示傳統水熱法制備的樣品。(2)不同超聲-微波反應時間樣品的X射線衍射分析粉末XRD如圖3所示，超聲微波的時間為10，15，20和25min，用超聲微波聯合的方法，在10min內就可以獲得NH2-MIL-53(Al)，而采用傳統水熱法需要72h，大大節省了制備的時間，但是最初超聲微波反應5min內獲得的NH2-MIL-53(Al)的衍射峰與標準單晶擬合的XRD衍射峰卻不盡相同，說明超聲微波時間至少需要10min。其中，圖3中的(a)表示超聲微波反應5min；(b)表示超聲微波反應10min；(c)表示超聲微波反應15min；(d)表示超聲微波反應20min；(e)表示超聲微波反應25min。(3)不同超聲-微波反應時間樣品的紅外光譜分析對超聲微波不同時間快速制備的產物進行紅外光譜分析，如圖4所示，不同時間超聲微波反應時間的紅外光譜圖基本一致，3490cm-1和3380cm-1為氨基的對稱和不對稱伸本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種金屬有機骨架材料NH2?MIL?53(Al)，其特征在于，所述骨架含有的1.5nm微孔，介孔為2?30nm。
【技術特征摘要】
1.一種金屬有機骨架材料NH2-MIL-53(Al)，其特征在于，所述骨架含有的1.5nm微孔，介孔為2-30nm。2.根據權利要求1所述的一種金屬有機骨架材料NH2-MIL-53(Al)，其特征在于，介孔為2.1-4nm。3.一種制備如權利要求1-2任一項的金屬有機骨架材料NH2-MIL-53(Al)的方法，其特征在于，包括如下質量組分：2-氨基對苯二甲酸 0.75-0.85份Al(NO3)3·9H2O 1.20-1.50份DMF 30-50份稱取2-氨基對苯二甲酸溶于DMF中，加入Al(NO3)3·9H2O，攪拌至完全溶解，放入超聲微波協同萃取儀中反應，將所得的淡黃色固體離心分離，干燥后，得產物。4.根據權利要求3所述的一種金屬有機骨架材料NH2-MIL-53(Al)的制備方法，其特征在于，所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：葛金龍，秦英月，李宗群，王傳虎，
申請(專利權)人：蚌埠學院，
類型：發明
國別省市：安徽;34
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