[发明专利]MOF-5材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种MOF‑5材料及其制备方法和用途，主要解决现有技术中吸附甲醛材料比表面积小、甲醛去除率较低的问题。本发明通过采用一种MOF‑5材料，该材料还含有纳米二氧化钛，纳米二氧化钛质量占有机骨架结构质量的1～10％，所述MOF‑5材料的孔径为0.60‑0.90nm，比表面为2000‑4000m²/g及其制备方法和用途的技术方案较好地解决了上述问题，可用于吸附分解室内甲醛中。

技术领域

本发明涉及一种MOF-5材料及其制备方法和用途。

背景技术

当今社会，室内空气污染比室外高5～10倍，室内空气污染物多达500多种，已成为多种疾病的诱因。甲醛作为室内主要污染物之一，位居我国有毒化学品优先控制名单第二位，严重威胁人体健康。甲醛有刺激性气味，低浓度即可嗅到，人对甲醛的嗅觉阈通常是0.06～0.07mg/m³。长期、低浓度接触甲醛会引起头痛、头晕、乏力、感觉障碍、免疫力降低，并可出现瞌睡、记忆力减退或神经衰弱、精神抑郁；慢性中毒对呼吸系统的危害也是巨大的，长期接触甲醛可引发呼吸功能障碍和肝中毒性病变，表现为肝细胞损伤、肝辐射能异常等。长期接触甲醛增大了患上霍奇金淋巴瘤、多发性骨髓瘤、骨髓性白血病等特殊癌症的几率。

针对室内甲醛污染具有释放周期长、来源广、危害大等特点，吸附技术已成为净化室内空气的比较常用手段。吸附材料的性能在吸附过程中非常关键，是整个吸附技术的核心。多孔材料是最常使用的脱除甲醛的吸附剂，常见的吸附剂有活性炭、活性炭纤维、分子筛、硅藻土等。目前专利中关于吸附甲醛材料的研究主要集中于对活性炭等材料进行高锰酸钾、硝酸或氢氧化钾改性，改性后的材料虽然提高了其对甲醛的吸附容量，但并不能从根本上彻底消除甲醛。另外，难以确定材料何时达到吸附饱和，影响及时更换材料，室内残留甲醛仍然会危及人体健康。

而金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks，MOFs)是一种新型的多孔骨架材料，它是由有机配体与金属离子通过自组装过程形成的具有周期性的三维网络骨架的晶体材料。MOFs材料作为一种新型功能性分子材料，与活性炭、沸石材料相比，具有以下优势：比表面积巨大、孔径可调节、微孔结构有序、孔尺寸和骨架结构的多样、孔表面官能团可修饰、具有不饱和的金属配位点等。MOFs材料具有巨大的比表面积和孔容，使得它们在常温常压下对许多有毒气体具有超高的吸附容量，在甲醛吸附方面具有极大的竞争优势；另外，不饱和的金属配位点增强了材料与甲醛之间的相互作用力，使甲醛更牢固的束缚在材料中。二氧化钛(TiO₂)纳米材料活性高、热稳定性好、价格便宜，无毒，具有催化分解甲醛的功能，已经被广泛使用在不同材料(包括涂料)中分解甲醛。

因此，开发一种室内吸附并分解甲醛的材料，用于吸附、催化分解室内甲醛是十分有必要的，也是目前现有技术需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中吸附甲醛材料比表面积小、甲醛去除率较低的问题，提供一种新的MOF-5材料，该材料具有吸附甲醛材料比表面积大、甲醛去除率较高的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决的技术问题之一相对应的MOF-5材料的制备方法。本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决的技术问题之一相对应的MOF-5材料的用途。

为解决上述问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种MOF-5材料，该材料还含有纳米二氧化钛，纳米二氧化钛质量占有机骨架结构质量的1～10％，所述MOF-5材料的孔径为0.60-0.90nm，比表面为2000-4000m²/g。

上述技术方案中，优选地，所述MOF-5材料的孔径为0.70-0.85nm，比表面为2500-3100m²/g。