[发明专利]以深共融溶剂为溶剂合成Cu-BTC材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以深共融溶剂为溶剂，利用溶剂热法合成的Cu-BTC材料的方法，以及使用Cu-BTC材料吸附萃取二苯并噻吩的方法。

背景技术

近年来，随着汽车行业的日渐发展，尾气的排放已经严重影响环境，是成为形成雾霾、酸雨等恶劣天气的主要原因。有机硫化物作为尾气的主要成分，危害最大，主要造成酸雨等危害。因此，采用新工艺和新技术降低燃油中硫含量，以实现燃油的清洁化有着重要意义。

目前，工业中常用的脱硫方法主要有两种。方法一是加氢脱硫，该方法可有效的消除燃油中脂肪硫和非脂肪硫，但对噻吩及其衍生物等稠环有机硫化物很难实现深度脱除，且反应条件苛刻，脱硫成本高。方法二是萃取脱硫，如生物催化脱硫、吸附脱硫及萃取脱硫等。其中萃取脱硫虽可在常温常压下进行，但目前常用的萃取剂基本为有机溶剂，挥发性大、毒性强、环境污染严重。生物脱硫相对较为有效，但难以控制和实施。因此，开展绿色、安全、高效的新型萃取剂研究具有重要意义。

作为一种新型和合成材料，金属-有机框架材料是一种物化性质极好的高分子多功能材料。金属-有机框架是一种多孔道框架材料，具有许多优良特性的优势，如极大的表面积，高孔隙率，以及可调节的孔径大小。金属-有机框架材料具有可回收性，在吸附分离方向上有着极为广泛的应用前景。而且该材料便于合成，不需要投入大量资本，廉价且易得，是一种吸附分离有机硫化物的极佳材料。

发明内容

本发明的目的在于提供金属-有机框架材料Cu-BTC材料的新的合成方法，该方法以深共融溶剂作为溶剂，采用溶剂热法合成Cu-BTC材料；以及以此方法合成的Cu-BTC材料在吸附二苯并噻吩中的应用。具体采用以下技术方案：

以深共融溶剂为溶剂合成Cu-BTC材料的方法，以均苯三甲酸和三水合硝酸铜为原料，溶解到深共融溶剂中，密封后，于100℃反应24h；反应产物分别以去离子水和无水乙醇清洗，干燥后得到固态的Cu-BTC材料；

其中，所述均苯三甲酸与三水合硝酸铜的质量比为1:1.5～5；所述深共融溶剂选自ChCl/乙二醇、ChCl/N，N-二甲基脲、ChCl/三缩四乙二醇、TBAC/乙二醇；以均苯三甲酸的用量为基准，所述深共融溶剂的用量为：每2.1g均苯三甲酸使用10-20mL深共融溶剂。

本发明方法中，所述均苯三甲酸与三水合硝酸铜的质量比优选为1：2；以均苯三甲酸的用量为基准，所述深共融溶剂的用量优选为：每2.1g均苯三甲酸使用10mL深共融溶剂。

本发明方法中，所述深共融溶剂优选为ChCl/乙二醇。所述深共融溶剂ChCl/乙二醇中ChCl(氯化胆碱)与乙二醇的摩尔比为1：2。

本发明使用的深共融溶剂，按摩尔比1：2将深共融溶剂的两种原料加入反应器中，在油浴80℃、回流冷凝下搅拌至两种原料均匀混合成液体后，继续搅拌4h；反应完毕，于60℃真空干燥24h即得。

本发明方法中，所述干燥的方法为先于60～100℃干燥5～10h，再于100～120℃真空干燥12～24h。

本发明所述的方法，优选的干燥条件为：先于70℃干燥5h，再于100℃真空干燥激活24h。

本发明还提供了上述Cu-BTC材料在吸附二苯并噻吩中的应用方法，是将上述方法合成的Cu-BTC材料置于二苯并噻吩浓度为500-2000ppm的二苯并噻吩的正辛烷溶液中，于20-50℃条件下充分搅拌10-60min，搅拌速率为600-1000rpm，静置后离心分层即可；其中，所述Cu-BTC材料与二苯并噻吩的正辛烷溶剂的质量比为1：3～7，所述搅拌速率为600-1000rpm。离心分离后，检测正辛烷层中二苯并噻吩的浓度。进一步的，所述Cu-BTC材料与二苯并噻吩的正辛烷溶剂的质量比优选1：3。

本发明以深共融溶剂代替传统方法中的溶剂水/无水乙醇。深共融溶剂做溶剂的优点在于：首先，深共融溶剂沸点高，反应时不需要采用高压反应釜等大型设备仪器，只需要普通反应器密封后置于干燥箱中加热即可；其次，深共融溶剂的溶解性好，只需少量的溶剂即可溶解掉两种反应物。