金屬?有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種金屬?有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明專利技術(shù)在介孔材料的孔道內(nèi)分布有金屬?有機骨架化合物，能夠充分利用金屬?有機骨架化合物對CO

Metal organic frameworks @ mesoporous composite material and its preparation method and Application

The invention provides a metal organic framework compound @ mesoporous composite material and its preparation method and application. The distribution of metal organic frameworks in mesoporous materials within the channels can make full use of metal organic framework compounds on CO

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用
本專利技術(shù)涉及二氧化碳吸附
，具體而言，涉及一種金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。
技術(shù)介紹
由人為排放導(dǎo)致的大氣中CO2濃度急劇上升是目前人類面臨的巨大的環(huán)境問題之一。世界上80％的CO2來源于煤、石油、天然氣的燃燒。由于經(jīng)濟(jì)增長和工業(yè)發(fā)展的需求，CO2排放量還會進(jìn)一步增長。2013年，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)發(fā)布了關(guān)于全球暖化趨勢的第五次評估報告。報告稱，自1901至2012年的100多年間，全球地表溫度升高了0.89℃，本世紀(jì)頭十年是有史以來最熱的十年，但預(yù)計全球地表溫度將繼續(xù)升高，到本世紀(jì)末將達(dá)到比工業(yè)革命前高1.5-2℃的水平。CO2作為溫室氣體的主要組成，必須大力減少CO2向大氣中的直接排放。為適應(yīng)和減緩氣候變化帶來的沖擊，盡管加快能源類型轉(zhuǎn)變是理想的，但是能源類型轉(zhuǎn)變將導(dǎo)致能源結(jié)構(gòu)的巨大調(diào)整，很多新型科技并不能完全適用于大型工業(yè)設(shè)備。因此，二氧化碳捕獲封存技術(shù)(CCS)在有效地捕集來自大型排放源的CO2中將起到重要的作用，被認(rèn)為是應(yīng)對全球氣候變化和控制溫室氣體排放的重要途徑之一。CCS技術(shù)是指將二氧化碳從工業(yè)或相關(guān)能源產(chǎn)業(yè)的排放源中分離出來，輸送并封存在地質(zhì)構(gòu)造中，長期與大氣隔絕的一個過程。在CCS技術(shù)中，CO2捕集階段是該技術(shù)成本最高的環(huán)節(jié)，占CCS技術(shù)總成本的70％以上，原因在于現(xiàn)有液氨吸附法的再生能耗過高。此外，化學(xué)吸收法還具有設(shè)備腐蝕等缺點。相關(guān)技術(shù)中，采用部分吸附劑對CO2進(jìn)行吸附，然而煙道氣是一類高溫氣體，還可能含有部分水分，二氧化碳的分壓低，對于吸附劑來說，在二氧化碳低分壓的環(huán)境中，其吸附效率有限，此外在高溫環(huán)境下，吸附劑也容易分解變性，有效時間很短，部分吸附劑耐水性差，受煙道氣中的水分影響，易分解變形，嚴(yán)重縮短了吸附劑的使用壽命。有鑒于此，特提出本專利技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的第一目的在于提供一種金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料，所述的金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料能夠有效吸附煙道氣中的二氧化碳，穩(wěn)定性好，能夠在煙道氣環(huán)境下長期穩(wěn)定使用。本專利技術(shù)的第二目的在于提供一種所述的金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料的制備方法，該方法工藝簡單，適于大規(guī)模生產(chǎn)。本專利技術(shù)的第三目的在于提供一種所述的金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料的應(yīng)用，所述的金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料可用作二氧化碳吸附劑，尤其是用于吸附煙道氣中的二氧化碳，吸收效率高，穩(wěn)定性好，能夠在煙道氣環(huán)境下長期穩(wěn)定使用。為了實現(xiàn)本專利技術(shù)的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：一種金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料，所述金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料包括介孔材料，在介孔材料的孔道內(nèi)分布有金屬-有機骨架化合物。本專利技術(shù)金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料中，在介孔材料的孔道內(nèi)分布有金屬-有機骨架化合物，能夠充分利用金屬-有機骨架化合物對二氧化碳的吸附性能，介孔材料發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)孔道材料也有助于二氧化碳?xì)怏w分子的擴(kuò)散，孔道中分布的金屬-有機骨架化合物能夠與二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行充分的接觸，同時采用介孔材料還能有效減緩金屬-有機骨架化合物在煙道氣環(huán)境下的分解變性，延長吸附材料的使用壽命，使本專利技術(shù)金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐高溫性能和耐水性能，能夠在煙道氣環(huán)境下長期穩(wěn)定使用。可選地，所述介孔材料包括介孔泡沫材料中的一種或多種，優(yōu)選包括氧化硅介孔泡沫材料中的一種或多種?？蛇x地，所述介孔材料的孔徑為20-50nm?？蛇x地，所述介孔材料的孔容為2.6cm3·g-1以上?？蛇x地，所述金屬-有機骨架化合物包括Cu3(BTC)2、Zn-MOF-74、Mg-MOF-74和MIL-101中的一種或多種，優(yōu)選包括Cu3(BTC)2。上述的一種金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料的制備方法，將介孔材料浸漬到金屬-有機骨架化合物的前驅(qū)體溶液中，金屬-有機骨架化合物在介孔材料的孔道中晶化生長，使介孔材料的孔道內(nèi)分布有金屬-有機骨架化合物，得到金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料。本專利技術(shù)金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料的制備方法工藝簡單，適于大規(guī)模生產(chǎn)。可選地，所述氧化硅介孔泡沫材料的制備方法包括：取P123溶于水中，加入濃鹽酸，加熱攪拌后加入均三甲苯，攪拌后加入正硅酸乙酯，繼續(xù)加熱；將所得液體產(chǎn)物收集密封，加熱晶化得到介孔材料?？蛇x地，所述P123、濃鹽酸、均三甲苯和正硅酸乙酯的質(zhì)量比為8:40-50:2-12:10-20，優(yōu)選為8:45-50:6-10:15-20，進(jìn)一步優(yōu)選為8:50:6:17?？蛇x地，所述加熱攪拌后加入均三甲苯的加熱溫度為40℃以上，優(yōu)選為40-50℃，進(jìn)一步優(yōu)選為40℃。可選地，所述加熱攪拌后加入均三甲苯的加熱攪拌時間為2h以上，優(yōu)選為2-3h，進(jìn)一步優(yōu)選為2h。可選地，所述攪拌后加入正硅酸乙酯的攪拌時間為2h以上，優(yōu)選為2-3h，進(jìn)一步優(yōu)選為2h?？蛇x地，所述繼續(xù)加熱的加熱溫度為40℃以上，優(yōu)選為40-50℃，進(jìn)一步優(yōu)選為40℃。可選地，所述繼續(xù)加熱的加熱時間為24h以上，優(yōu)選為24-48h，進(jìn)一步優(yōu)選為24h；可選地，所述加熱晶化的加熱溫度為80℃以上，優(yōu)選為80-120℃，進(jìn)一步優(yōu)選為120℃。可選地，所述加熱晶化的加熱時間為24h以上，優(yōu)選為24-48h，進(jìn)一步優(yōu)選為24h。可選地，所述金屬-有機骨架化合物的前驅(qū)體溶液包括含有所述金屬-有機骨架化合物制備原料的溶液，優(yōu)選包括Cu3(BTC)2的前驅(qū)體溶液、Zn-MOF-74的前驅(qū)體溶液、Mg-MOF-74的前驅(qū)體溶液和MIL-101的前驅(qū)體溶液中的一種或多種，進(jìn)一步優(yōu)選包括Cu3(BTC)2的前驅(qū)體溶液，更優(yōu)選包括Cu3(BTC)2的前驅(qū)體溶液、Zn-MOF-74的前驅(qū)體溶液、Mg-MOF-74的前驅(qū)體溶液中的一種或多種?？蛇x地，所述Cu3(BTC)2的前驅(qū)體溶液的制備方法包括：取Cu(NO3)2·3H2O和/或Cu(OAc)2·H2O，以及H3BTC分別溶于溶劑中，得到Cu3(BTC)2的前驅(qū)體溶液?？蛇x地，所述Cu(NO3)2·3H2O和H3BTC的質(zhì)量比為0.8-1.2:0.5，優(yōu)選為0.8-1:0.5，進(jìn)一步優(yōu)選為1:0.5?？蛇x地，所述Cu(OAc)2·H2O和H3BTC的質(zhì)量比為0.8-1:0.5，優(yōu)選為0.8-0.9:0.5，進(jìn)一步優(yōu)選為0.8:0.5?？蛇x地，所述溶劑包括N,N-二甲基甲酰胺、C2H5OH和H2O的混合溶劑，優(yōu)選包括體積比為1-2:1-2:1-2的N,N-二甲基甲酰胺、C2H5OH和H2O的混合溶劑，進(jìn)一步優(yōu)選包括體積比為1:1:1的N,N-二甲基甲酰胺、C2H5OH和H2O的混合溶劑?？蛇x地，將介孔材料浸漬到Cu3(BTC)2的前驅(qū)體溶液中，攪拌得到Cu3(BTC)2@介孔材料復(fù)合材料；或?qū)⒔榭撞牧辖n到Cu3(BTC)2的前驅(qū)體溶液中，攪拌后加入三乙胺和/或十六烷基三甲基溴化銨，繼續(xù)攪拌，得到Cu3(BTC)2@介孔材料復(fù)合材料?？蛇x地，所述介孔材料和H3BTC的質(zhì)量比為0.5-1.5:0.5，優(yōu)選為0.5-1:0.5，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5:0.5?？蛇x地，所述三乙胺和H3BTC的用本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種金屬?有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料，其特征在于，所述金屬?有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料包括介孔材料，在介孔材料的孔道內(nèi)分布有金屬?有機骨架化合物。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料，其特征在于，所述金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料包括介孔材料，在介孔材料的孔道內(nèi)分布有金屬-有機骨架化合物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料，其特征在于，所述介孔材料包括介孔泡沫材料中的一種或多種，優(yōu)選包括氧化硅介孔泡沫材料中的一種或多種；優(yōu)選地，所述介孔材料的孔徑為20-50nm；優(yōu)選地，所述介孔材料的孔容為2.6cm3·g-1以上；優(yōu)選地，所述金屬-有機骨架化合物包括Cu3(BTC)2、Zn-MOF-74、Mg-MOF-74和MIL-101中的一種或多種，優(yōu)選包括Cu3(BTC)2。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，將介孔材料浸漬到金屬-有機骨架化合物的前驅(qū)體溶液中，金屬-有機骨架化合物在介孔材料的孔道中晶化生長，使介孔材料的孔道內(nèi)分布有金屬-有機骨架化合物，得到金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述氧化硅介孔泡沫材料的制備方法包括：取P123溶于水中，加入濃鹽酸，加熱攪拌后加入均三甲苯，攪拌后加入正硅酸乙酯，繼續(xù)加熱；將所得液體產(chǎn)物收集密封，加熱晶化得到介孔材料。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述P123、濃鹽酸、均三甲苯和正硅酸乙酯的質(zhì)量比為8:40-50:2-12:10-20，優(yōu)選為8:45-50:6-10:15-20，進(jìn)一步優(yōu)選為8:50:6:17；優(yōu)選地，所述加熱攪拌后加入均三甲苯的加熱溫度為40℃以上，優(yōu)選為40-50℃，進(jìn)一步優(yōu)選為40℃；優(yōu)選地，所述加熱攪拌后加入均三甲苯的加熱攪拌時間為2h以上，優(yōu)選為2-3h，進(jìn)一步優(yōu)選為2h；優(yōu)選地，所述攪拌后加入正硅酸乙酯的攪拌時間為2h以上，優(yōu)選為2-3h，進(jìn)一步優(yōu)選為2h；優(yōu)選地，所述繼續(xù)加熱的加熱溫度為40℃以上，優(yōu)選為40-50℃，進(jìn)一步優(yōu)選為40℃；優(yōu)選地，所述繼續(xù)加熱的加熱時間為24h以上，優(yōu)選為24-48h，進(jìn)一步優(yōu)選為24h；優(yōu)選地，所述加熱晶化的加熱溫度為80℃以上，優(yōu)選為80-120℃，進(jìn)一步優(yōu)選為120℃；優(yōu)選地，所述加熱晶化的加熱時間為24h以上，優(yōu)選為24-48h，進(jìn)一步優(yōu)選為24h。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種金屬-有機骨架化合物@介孔材料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述金屬-有機骨架化合物的前驅(qū)體溶液包括含有所述金屬-有機骨架化合物制備原料的溶液，優(yōu)選包括Cu3(BTC)2的前驅(qū)體溶液、Zn-MOF-74的前驅(qū)體溶液、Mg-MOF-74的前驅(qū)體溶液和MIL-101的前驅(qū)體溶液中的一種或多種，進(jìn)一步優(yōu)選包括Cu3(BTC)2的前驅(qū)體溶液，更優(yōu)選包括Cu3(BTC)2的前驅(qū)體溶液、Zn-MOF-74的前驅(qū)體溶液、Mg-MOF-74的前驅(qū)體溶液中的一種或多種；優(yōu)選地，所述Cu3(BTC)2的前驅(qū)體溶液的制備方法包括：取Cu(NO3)2·3H2O和/或Cu(OAc)2·H2O，以及H3BTC分別溶于溶劑中，得到Cu3(BTC)2的前驅(qū)體溶液；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述Cu(NO3)2·3H2O和H3BTC的質(zhì)量比為0.8-1.2:0.5，優(yōu)選為0.8-1:0.5，進(jìn)一步優(yōu)選為1:0.5；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述Cu(OAc)2·H2O和H3BTC的質(zhì)量比為0.8-1:0.5，優(yōu)選為0.8-0.9:0.5，進(jìn)一步優(yōu)選為0.8:0.5；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述溶劑包括N,N-二甲基甲酰胺、C2H5OH和H2O的混合溶劑，優(yōu)選包括體積比為1-2:1-2:1-2的N,N-二甲基甲酰胺、C2H5OH和H2O的混合溶劑，進(jìn)一步優(yōu)選包括體積比為1:1:1的N,N-二甲基甲酰胺、C...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：辛春玲，
申請(專利權(quán))人：濰坊學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37