活性炭纤维-金属有机框架复合材料的制备及复合材料和应用的制作方法

文档序号:12570832阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种活性炭纤维-金属有机框架复合材料的制备方法,其特征在于:该复合材料由活性炭纤维和金属有机框架材料经两步复合而成;具体步骤为:

(a)活性炭纤维材料处理:首先经一种或二种以上pH值介于0.1-4的酸液,以1g炭纤维/10-500ml的酸液量浸渍炭纤维,更换酸液重复浸渍过程2-5次,每次1-24h;然后经清洗至中性后,在60-110℃干燥2-24h;

(b)将金属离子的前驱物溶于水,与处理后的活性炭纤维混合,再加入水溶性缓释型沉淀剂,利用均匀沉淀法在75-120℃反应4-36h,将金属离子沉积覆盖于活性炭纤维表面,再经溶剂洗涤2-5次后,在60-110℃干燥2-24h,形成活性炭纤维-金属前驱物;

(c)将活性炭纤维-金属前驱物置入含有机配体的溶液中,在水热或溶剂热条件下将活性炭纤维表面的金属沉淀物与溶液中的有机配体在30-200℃配位络合反应2-72h;然后用溶剂洗涤2-5次,在60-200℃干燥2-24h,形成活性炭纤维-金属有机框架复合材料;

所述金属有机框架材料则由金属离子与有机配体在溶剂中通过配位络合作用而自组装形成;

所述金属离子为CuII、AlIII、MgII、MnII、FeIII、NiII、CoII、ZnII中的一种或二种以上;

所述的有机配体具有至少一个独立的选自氧、硫、氮的原子,且所述有机配体通过他们可配位络合于所述金属离子,有机配体选自于丁二酸、富马酸、甲酸、甲酸甲酯、乙酸、乙酸乙酯、1,2,4-苯三甲酸、1,3,5-苯三甲酸、1,4-苯二甲酸、2,5-二羟基-1,4-苯二甲酸、1,3-苯二甲酸、异烟酸、2,5-吡啶二甲酸、咪唑、2-甲基咪唑、2-硝基咪唑、苯并咪唑、4,4’-联吡啶、三乙烯二胺中的一种或二种以上。

2.按照权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(a)所述酸为硝酸、盐酸、硫酸、亚硫酸、磷酸、氢氟酸、甲酸、乙酸、草酸、亚磺酸、硫羧酸的一种或二种以上;

所述活性炭纤维为多孔纤维状活性炭材料,包括活性炭纤维毡、布或散堆活性炭纤维丝。

3.按照权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(b)所述金属来源于能在常温常压下稳定存在、可溶于水的一种或多种的金属盐,为硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、卤化物、卤酸盐、高卤酸盐、次卤酸盐、甲酸盐、醋酸盐中的一种或二种以上。

4.按照权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(b)所 述水溶性缓释型碱沉淀剂为尿素、乙二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三乙烯四胺、六亚甲基四胺、丁胺中的一种或二种以上。

5.按照权利要求1或4所述的制备方法,其特征在于:步骤(b)所述水溶性缓释型碱的使用量为合成活性炭纤维-金属前驱物金属离子沉淀所需碱量的1-20倍。

6.按照权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(b)合成活性炭纤维-金属沉淀物前驱物的原料配比为1g炭材料:0.02-1mol金属盐:0.02-20mol水溶性缓释型碱:200-1200ml水。

7.按照权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(b)所述洗涤液为水、甲醇、乙醇、异丙醇的一种或二种以上混合液,洗液使用量为1g待洗涤物/10-500ml。

8.按照权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(c)所述水或溶剂热合成反应溶液所用溶剂为水、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、DMA、DMF中的一种或者二种以上。

9.按照权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(c)所加有机配体量为反应溶液的1-20wt%。

10.按照权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(c)的洗涤溶液为水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、丙酮、DMA、DMF的一种或多种,洗涤量为1g待洗涤物/10-500ml。

11.一种权利要求1-10任一所述制备方法制备获得的活性炭纤维-金属有机框架复合材料。

12.按照权利要求11所述复合材料,所述活性炭纤维-金属有机框架复合材料中活性炭纤维可用其他炭材料、玻璃、陶瓷、有机聚合物、氧化硅、硅、氧化铝、铝、铜中任一其它颗粒或纤维基体替代,其它颗粒或纤维基体与MOFs形成复合材料。

13.一种权利要求11或者12所述活性炭纤维-金属有机框架复合材料的应用,其特征在于:该活性炭纤维-金属有机框架复合材料适用于含甲烷混合气中的甲烷分离与净化、或CO2的捕集过程。

14.按照权利要求13所述的应用,其特征在于:

所述复合材料的CH4/N2的平衡吸附分离因子大于4,CO2/CH4的平衡吸附分离因子大于5;

所述复合材料在298K,1bar下,CH4的吸附储存量大于等于1.0mmol/g,CO2的吸附储存量大于2.0mmol/g。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1