MOFs/多孔复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及吸附材料，具体而言，涉及mofs/多孔复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、金属-有机骨架化合物(metal-organic frameworks)，简称mofs材料，是由多齿的有机配体和金属配位中心(金属离子或金属簇)通过自组装形成的具有周期性网络结构的多孔晶体材料，mofs具有多孔、大比表面积和多金属位点等诸多性能，在传感、气体吸附分离、气体存储、生物药物载体及催化等领域获得较好的应用。

2、相关技术提供的mofs材料的孔径小于2nm，属于微孔材料范畴；较小的孔径虽然具有一定的吸附能力，但是却不利于气体分子的快速扩散，从而对吸附性能造成不良影响，吸附容量较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供mofs/多孔复合材料及其制备方法，该mofs/多孔复合材料是兼具微孔(<2nm)、介孔(2-50nm)和/或大孔(>50nm)的多级孔结构，其能够提高扩散速率、降低传质阻力，提高吸附、除臭能力，还具有较高的吸附容量，改善吸附能力不足的问题。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种mofs/多孔复合材料的制备方法，包括：

4、多孔基材浸泡于金属盐溶液和有机配体溶液两者中的至少一者、搅拌，得到第一混合溶液；

5、将第一混合溶液与金属盐溶液和有机配体溶液两者中的另一者混合、搅拌，得到第二混合溶液；或者，使第一混合溶液干燥，得到固体物质，再将固体物质浸泡于金属盐溶液和有机配体溶液两者中的另一者、搅拌，得到第二混合溶液；

6、将第二混合溶液老化静置、并干燥。

7、在可选的实施方式中，有机配体溶液的制备方法包括：将有机配体溶解于碱性溶液、或醇溶液、或dmf溶液中。

8、在可选的实施方式中，有机配体包括1，3，5-苯三甲酸。

9、在可选的实施方式中，金属盐溶液中的金属离子包括fe2+、cu2+和fe3+中的至少一者。

10、在可选的实施方式中，多孔基材为具有活性炭性质的碳基材、硅胶和分子筛中的至少一者，具有活性炭性质的碳基材包括柱状碳、破碎碳、碳粉和碳砖中的至少一者。

11、在可选的实施方式中，多孔基材的质量占多孔基材、金属盐溶液和有机配体溶液三者总重量的10-30％；金属盐溶液的质量浓度为20-70％；有机配体溶液的质量浓度为10-60％；第一混合溶液中多孔基材与金属盐溶液或有机配体溶液的质量比为1:(1-7)。

12、在可选的实施方式中，使第一混合溶液干燥的温度为小于或等于90℃。

13、在可选的实施方式中，老化静置的温度小于或等于80℃，且老化静置的时间为0.5-5h。

14、在可选的实施方式中，老化静置后干燥的温度为60-120℃。

15、第二方面，本发明提供一种mofs/多孔复合材料，其是由前述实施方式任一项的mofs/多孔复合材料的制备方法制得的。

16、本发明包括以下有益效果：

17、本发明提供的制备方法通过原位生长的方式，将mofs负载在多孔基材上，得到mofs/多孔复合材料；且制备的mofs/多孔复合材料是兼具微孔(<2nm)、介孔(2-50nm)和/或大孔(>50nm)的多级孔结构，其能够提高扩散速率、降低传质阻力，相比于只有单一微孔结构的mofs材料，多级孔结构的mofs/c复合材料中微孔的存在使得材料保留了较高的比表面积和孔隙率，而介孔和大孔的引入则有利于客体分子在其孔道内部迅速扩散和自由运输，提高吸附、除臭能力；此外，介孔和大孔结构的引入使得多级孔结构的mofs/c复合材料拥有更大的孔容，从而具有较高的吸附容量，改善吸附能力不足的问题。

技术特征：

1.一种mofs/多孔复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的mofs/多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机配体溶液的制备方法包括：将有机配体溶解于碱性溶液、或醇溶液、或dmf溶液中。

3.根据权利要求1所述的mofs/多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机配体包括1，3，5-苯三甲酸。

4.根据权利要求1所述的mofs/多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液中的金属离子包括fe2+、cu2+和fe3+中的至少一者。

5.根据权利要求1所述的mofs/多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述多孔基材为具有活性炭性质的碳基材、硅胶和分子筛中的至少一者。

6.根据权利要求1-5任一项所述的mofs/多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述多孔基材的质量占所述多孔基材、所述金属盐溶液和所述有机配体溶液三者总重量的10-30％；所述金属盐溶液的质量浓度为20-70％；所述有机配体溶液的质量浓度为10-60％；所述第一混合溶液中所述多孔基材与所述金属盐溶液或所述有机配体溶液的质量比为1:(1-7)。

7.根据权利要求1所述的mofs/多孔复合材料的制备方法，其特征在于，使所述第一混合溶液干燥的温度为小于或等于90℃。

8.根据权利要求1所述的mofs/多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述老化静置的温度小于或等于80℃，且所述老化静置的时间为0.5-5h。

9.根据权利要求1所述的mofs/多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述老化静置后干燥的温度为60-120℃。

10.一种mofs/多孔复合材料，其特征在于，其是由权利要求1-9任一项所述的mofs/多孔复合材料的制备方法制得的。

技术总结
本发明涉及吸附材料技术领域，具体而言，涉及MOFs/多孔复合材料及其制备方法，该制备方法包括：多孔基材浸泡于金属盐溶液和有机配体溶液两者中的至少一者、搅拌，得到第一混合溶液；将第一混合溶液与金属盐溶液和有机配体溶液两者中的另一者混合、搅拌，得到第二混合溶液；或者，使第一混合溶液干燥，得到固体物质，再将固体物质浸泡于金属盐溶液和有机配体溶液两者中的另一者、搅拌，得到第二混合溶液；将第二混合溶液老化静置、并干燥。本发明的制备方法制备的MOFs/多孔复合材料是多级孔结构，其能够提高扩散速率、降低传质阻力，提高吸附、除臭能力，还具有较高的吸附容量，改善吸附能力不足的问题。

技术研发人员：苏文锋,陈剑锋,王冀
受保护的技术使用者：佛山市顺德区阿波罗环保器材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24