含有金属有机骨架材料的复合材料及其制备方法与应用与流程

文档序号:11102288阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种含有金属有机骨架材料的复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)将均苯三甲酸、铜源、羧甲基纤维素钠和微孔分子筛加入到水中,混合均匀后置于超声波振荡器中进行超声震荡,得到固液混合物;

(2)从步骤(1)的固液混合物中分离出微孔分子筛和液体,然后将剩余固体放入含有铵盐的乙醇水溶液中,再进行搅拌、过滤,得到滤饼;

(3)步骤(2)得到的滤饼置于多孔金属载体上,在水喷淋条件下进行微波辐射,然后再干燥,得到复合材料。

2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:在步骤(1)中,将均苯三甲酸、铜源、羧甲基纤维素钠和微孔分子筛加入到水中,混合均匀后的混合物的pH小于3.5,优选为1.7~2.4。

3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的铜源选自硝酸铜、硫酸铜和氯化铜中的一种或几种,优选为硝酸铜。

4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的微孔分子筛的粒径为 0.5~2.0 mm。

5.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的微孔分子筛选自ZSM-5、Beta、ZSM-22、丝光沸石中的一种或几种,优选为ZSM-5。

6.按照权利要求1-5中任意一项所述的方法,其特征在于:所述的铜源、均苯三甲酸和水的摩尔比为1:(0.1~1.0):(600~1200),优选为1:(0.35~0.65):(700~1000);所述的铜源、微孔分子筛和羧甲基纤维素钠的质量比为1:(0.01~1.0):(0.0001~0.1),优选为1:(0.01~0.1):(0.001~0.01)。

7.按照权利要求1-5中任意一项所述的方法,其特征在于:所述的超声震荡的操作条件为:超声时间为1min~120min,优选为5min~30min;超声波的频率为15KHz~160KHz,优选为30KHz~150KHz;超声波的功率为100W~700W,优选为150W~300W。

8.按照权利要求1-5中任意一项所述的方法,其特征在于:从步骤(1)的固液混合物中分离出微孔分子筛和液体的具体步骤为:对步骤(1)固液混合物进行离心分离,去除液体和下层固体,上层固体即为剩余固体。

9.按照权利要求1-5中任意一项所述的方法,其特征在于:在步骤(2)中,在含有铵盐的乙醇水溶液中,铵盐与乙醇水溶液的比例为 1g:(70mL~150mL),乙醇与水的体积比为(0.1~5.0):1,优选为(0.5~3.0):1,所述的铵盐选自氯化铵、硫酸铵、硝酸铵中的一种或几种。

10.按照权利要求1-5中任意一项所述的方法,其特征在于:在步骤(2)中,所述的搅拌的速度为50rpm~100rpm,时间为20min~240min,优选为60min~90min。

11.按照权利要求1-5中任意一项所述的方法,其特征在于:步骤(3)所述的微波辐射的时间在1min~120min,优选10min~40min;微波辐射的功率在100W~800W之间,优选150W~300W;微波辐射的温度在50℃~300℃,优选120℃~200℃。

12.按照权利要求1-5中任意一项所述的方法,其特征在于:步骤(3)所述的干燥温度为75℃~260℃,优选180℃~250℃;干燥时间为60min~360min。

13.按照权利要求1-5中任意一项所述的方法,其特征在于:所述的多孔金属载体选自多孔金属铜、多孔金属铝、多孔金属镍中的一种或几种,所述的多孔金属载体的比表面积为20~45m2/m3,平均孔直径0.1μm~100.0μm,优选为7.5μm~20.0μm,孔隙率为80%~97%。

14.一种如权利要求1-13中任一所述的方法制备的含有金属有机骨架材料的复合材料。

15.按照权利要求14所述的复合材料,其特征在于:所述复合材料中的金属有机骨架材料的性质如下:孔直径在0.43nm~0.47nm的孔容占总孔容的50%~95%,优选为60%~93%,比表面积为1500m2·g-1~2500 m2·g-1,优选为1600m2·g-1~2200 m2·g-1,总孔容为0.65 cm3·g-1~1.30 cm3·g-1,优选为0.80 cm3·g-1~1.10 cm3·g-1

16.按照权利要求14或15所述的复合材料,其特征在于:所述复合材料中的金属有机骨架材料的相对结晶度为100%~110%。

17.按照权利要求14或15所述的复合材料,其特征在于:所述复合材料的导热系数为1.0W/m·K~2.0W/m·K,优选为1.3W/m·K~1.8W/m·K。

18.按照权利要求14或15所述的复合材料,其特征在于:所述复合材料中的金属有机骨架材料的粒径为 1μm~15μm,优选为5~10μm。

19.按照权利要求14或15所述的复合材料,其特征在于:所述复合材料中的金属有机骨架材料的红外吸收峰包括3468 cm-1、3448 cm-1、1645cm-1、1635cm-1、1356cm-1和1365cm-1

20.按照权利要求14或15所述的复合材料,其特征在于:所述复合材料中的金属有机骨架材料属于正交晶系,空间群为Pbcn,a=11.592(2)Å,b=12.246(2) Å,c=19.870(4) Å,Z=8,计算密度为1.673mg/m3,R1=0.0359。

21.按照权利要求14或15所述的复合材料,其特征在于:以复合材料总重量计,所述多孔金属载体为65wt%~85wt%,所述金属有机骨架材料为35wt%~15 wt%。

22.权利要求14-21 任一所述复合材料在中气体吸附、气体吸附存储、气体吸附分离中的应用。

23.按照权利要求22所述的应用,所述的复合材料在氢气、甲烷吸附存储,以及氢气/二氧化碳、氢气/氮气、甲烷/二氧化碳、甲烷/氮气混合气选择性吸附分离中的应用。

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