【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及三維多孔框架晶體材料，具體涉及一種zn-mof微孔晶體材料及其制備方法和在氣體分離中的應用。
技術介紹
1、乙烯是一種重要的輕質烯烴，是化工行業的重要原料，它的用途非常廣泛，是塑料、合成橡膠和合成纖維三大合成材料的主要原料之一。在使用時通常需要乙烯的純度達到99.9%以上，然而，在生產乙烯（c2h4）過程中常會產生乙烷（c2h6）、乙炔（c2h2）、二氧化碳等雜質氣體，因此，為滿足下游產業對烯烴純度的要求，必須將這些雜質氣體除去。目前，低溫精餾是分離提純乙烯的主要方法，該方法能耗高、設備投資大，因此，如何在更溫和的條件下實現乙烯的高效分離純化具有重要意義。
2、金屬有機框架（mof）是由有機配體與金屬離子或金屬簇通過自組裝方式獲得的一種新型三維多孔材料。與傳統的多孔材料（如沸石、活性炭等）相比，mof具有孔結構有序、大的比表面積及結構可調控及可修飾等優點，是近年來發展非常迅速的一種多孔材料，mof在氣體吸附分離領域具有潛在的應用價值。雖然近年來mof材料在烯烴的選擇性分離、純化領域已經取得了一些研究進展，但目前的研究主要聚焦于雙組分混合氣體的分離，對三組分混合氣體中一步分離純化烯烴的成果依然較少，很多mof材料具有吸附容量偏低，分離比不高，材料的穩定性差和合成成本高等缺點，這嚴重制約了mof材料的實際應用。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是克服目前mof材料在輕質烯烴分離純化方面存在的吸附量低、分離選擇性差及材料的水穩定性低等制約其實際應用的缺陷，提供
2、本專利技術為實現上述目的采用的技術方案為：
3、一種zn-mof微孔晶體材料，分子式是[zn2(pma)(tpb)]· xh2o，其中pma為去質子化的1,2,4,5-均苯四甲酸，tpb為1,2,4,5-（4-吡啶基）苯，所述zn-mof微孔晶體材料是通過zn與1,2,4,5-均苯四甲酸的氧原子和1,2,4,5-（4-吡啶基）苯的n原子配位形成的，所述zn-mof微孔晶體材料具有三維框架結構。
4、進一步的，所述zn-mof微孔晶體材料的晶體結構屬于三斜晶系，空間群是p-1，晶胞參數如下：a=8.911??，b=9.646??，c=13.672??，α=69.77?°，β=79.64°，γ=76.75°，晶胞體積是1066.8??3。
5、進一步的，在zn-mof的三維框架中，每個zn2+與來自兩個不同pma配體的兩個羧基o原子和兩個tpb中性配體的兩個n原子配位，形成四面體配位幾何；每個tpb配體上的四個氮原子和四個zn2+配位；每個pma4-分別和四個zn2+配位；
6、相鄰的兩個pma4-配體共用兩個zn2+，通過上述連接方式形成一維鏈狀結構單元，相鄰的四個一維鏈狀結構單元通過tpb相連接，通過上述連接方式形成三維框架結構。
7、進一步的，在zn-mof的三維框架中，沿a軸方向具有4.9×6.4??的一維孔道，沿b軸方向具有5.0×6.8??的一維孔道。
8、本專利技術還提供了所述zn-mof微孔晶體材料的制備方法，包括如下步驟：
9、將zn的無機鹽、1,2,4,5-均苯四甲酸和1,2,4,5-（4-吡啶基）苯均勻分散在去離子水溶劑體系中，進行水熱反應合成，反應結束后，對反應產物進行后處理，得到目標產物。
10、進一步的，zn的無機鹽是zn的硝酸鹽、鹵化物或醋酸鹽中的一種，優先選擇醋酸鹽。
11、進一步的，zn的無機鹽、1,2,4,5-均苯四甲酸和1,2,4,5-（4-吡啶基）苯的摩爾比是2:1:1。
12、進一步的，所用去離子水的添加量限定為每0.2mmol?zn的無機鹽對應5ml去離子水。
13、進一步的，水熱合成的溫度是140℃，反應時間是72小時。
14、進一步的，上述均勻分散是指在室溫下將反應物在超聲波振蕩器中超聲振蕩5-10分鐘。
15、進一步的，所述后處理的操作為：反應結束后，去掉母液，向其中加入去離子水，進行過濾獲得固體產物，將所得固體產物再用去離子水洗滌3-5遍，干燥后即的產物。
16、更具體地，所述干燥的具體操作為：先在室溫下放置5小時，然后置于50℃烘箱中干燥10小時，再轉入120℃的真空干燥箱中繼續干燥48小時，去除孔道中的溶劑水分子，活化zn-mof材料，用于吸附乙烯、乙烷、乙炔及二氧化碳等氣體。
17、本專利技術還提供了所述zn-mof微孔晶體材料在乙烯分離純化方面的應用。
18、本專利技術的有益技術效果：
19、本專利技術提供了一種具有分子篩分功能的柔性zn-mof材料，是一種具有高結晶性、高純度和三維框架結構的微孔材料，并且具有良好的空氣穩定性和熱穩定性。不僅能夠實現乙炔和乙烯雙組分混合氣體的分離，而且能夠在乙炔、二氧化碳和乙烯三組分混合氣體中一步分離純化乙烯。此外，zn-mof材料是在純水溶劑體系中制備，避免使用大量有機溶劑，既節約了成本，也有利于生態環境的保護。
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1.一種Zn-MOF微孔晶體材料，其特征在于：分子式是[Zn2(PMA)(TPB)]·?xH2O，其中PMA為去質子化的1,2,4,5-均苯四甲酸，TPB為1,2,4,5-（4-吡啶基）苯，所述Zn-MOF微孔晶體材料是通過Zn與1,2,4,5-均苯四甲酸的氧原子和1,2,4,5-（4-吡啶基）苯的N原子配位形成的，所述Zn-MOF微孔晶體材料具有三維框架結構。
2.根據權利要求1所述的Zn-MOF微孔晶體材料，其特征在于：所述Zn-MOF微孔晶體材料的晶體結構屬于三斜晶系，空間群是P-1，晶胞參數如下：a=8.911??，b=9.646??，c=13.672?，α=69.77?°，β=79.64°，γ=76.75°，晶胞體積是1066.8??3。
3.根據權利要求1所述的Zn-MOF微孔晶體材料，其特征在于：在Zn-MOF的三維框架中，每個Zn2+與來自兩個不同PMA配體的兩個羧基O原子和兩個TPB中性配體的兩個N原子配位，形成四面體配位幾何；每個TPB配體上的四個氮原子和四個Zn2+配位；每個PMA4-分別和四個Zn2+配位；
4.根據權利
5.一種如權利要求1-4中任一項所述Zn-MOF微孔晶體材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：
6.根據權利要求5所述的Zn-MOF微孔晶體材料的制備方法，其特征在于：Zn的無機鹽是Zn的硝酸鹽、鹵化物或醋酸鹽中的一種。
7.根據權利要求5所述的Zn-MOF微孔晶體材料的制備方法，其特征在于：Zn的無機鹽、1,2,4,5-均苯四甲酸和1,2,4,5-（4-吡啶基）苯的摩爾比是2:1:1，去離子水的添加量限定為每0.2mmol?Zn的無機鹽對應5mL去離子水。
8.根據權利要求5所述的Zn-MOF微孔晶體材料的制備方法，其特征在于：?水熱合成的溫度是140℃，反應時間是72小時。
9.一種如權利要求1-4中任一項所述Zn-MOF微孔晶體材料在乙烯分離純化方面的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種zn-mof微孔晶體材料，其特征在于：分子式是[zn2(pma)(tpb)]·?xh2o，其中pma為去質子化的1,2,4,5-均苯四甲酸，tpb為1,2,4,5-（4-吡啶基）苯，所述zn-mof微孔晶體材料是通過zn與1,2,4,5-均苯四甲酸的氧原子和1,2,4,5-（4-吡啶基）苯的n原子配位形成的，所述zn-mof微孔晶體材料具有三維框架結構。
2.根據權利要求1所述的zn-mof微孔晶體材料，其特征在于：所述zn-mof微孔晶體材料的晶體結構屬于三斜晶系，空間群是p-1，晶胞參數如下：a=8.911??，b=9.646??，c=13.672?，α=69.77?°，β=79.64°，γ=76.75°，晶胞體積是1066.8??3。
3.根據權利要求1所述的zn-mof微孔晶體材料，其特征在于：在zn-mof的三維框架中，每個zn2+與來自兩個不同pma配體的兩個羧基o原子和兩個tpb中性配體的兩個n原子配位，形成四面體配位幾何；每個tpb配體上的四個氮原子和四個zn2+配位；每個pma4-分別和...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱寶勇，王廣銀，李文波，梁書芹，馬恩廣，喬昭毓，魏榮敏，沙沙，
申請(專利權)人：德州學院，
類型：發明
國別省市：
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