[发明专利]MIL-100（Fe）材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种MIL‑100(Fe)材料及其制备方法和用途，主要解决现有技术中吸附量低的问题。本发明通过采用一种MIL‑100(Fe)材料，所述MIL‑100(Fe)材料的比表面积为1500‑2500m²/g，介孔孔径为2.6‑20nm及其制备方法和用途的技术方案较好地解决了上述问题，可用于苯系物吸附中。

技术领域

本发明涉及一种MIL-100(Fe)材料及其制备方法和用途。

背景技术

近年来，日益严重的环境污染已引起国内外的广泛关注，而如何有效治理环境污染也成为当今社会的研究热点。挥发性有机物(VOCs)是导致环境污染的一个重要因素，VOCs包括苯系物(苯、甲苯、二甲苯、乙苯等)、烷烃类、醛酮类和氯化烃等，在其生产、储运、使用过程中均会由于挥发而扩散到环境中，从而引起环境污染。其中，苯系物由于具有强致癌和难降解性，对人体健康及生态环境造成很大威胁。另外，国家《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)及《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571-2015)对苯系物的排放限制更为严格(苯、甲苯、二甲苯的排放限值分别为4、15、20mg/m³)。因此，有效治理环境中的苯系物，减少对人体的危害及生态环境的破坏，是十分必要的。

吸附技术是处理环境中中、低浓度苯系物VOCs的有效技术之一，而吸附材料是整个吸附技术的核心。多孔材料是最常使用的脱除苯系物的吸附剂，常见的吸附剂有活性炭、活性炭纤维、硅胶、分子筛等。硅胶、分子筛等较小的比表面积(200-1000m²/g)限制了对苯系物的吸附容量；而活性炭多以微孔为主，限制了苯系物等大分子在其孔道内的扩散与传质速率，脱附过程也较困难。因此，开发新型的、安全的、高效的苯系物吸附材料是一个前途光明但颇具挑战的课题。

金属有机骨架材料(MOFs)是一种新型的多孔骨架材料，它是由金属离子与有机配体自组装形成的结构规整的三维网络骨架晶体材料。与活性炭、分子筛等传统吸附材料相比，MOFs材料巨大的比表面积(1000-10000m²/g)、高孔隙率、可调的孔尺寸、多样的骨架结构等优点使其具有很高的气体吸附容量和吸附选择性。然而，大多数MOFs属于微孔(＜2nm)材料，限制了对苯系物等大分子的扩散与传质速率，一定程度上影响了吸附容量。而含有介孔(2-50nm)结构的MOFs材料在苯系物吸附方面具有很大优势。一方面，材料中的微孔结构保证了材料的高比表面积和高孔隙率，可以容纳更多的苯系物分子；另一方面，介孔结构提高了苯系物在材料孔道内的扩散与传质速率，有望实现环境中苯系物VOCs的高效、快速吸附去除。MIL-100(Fe)材料骨架结构稳定，但已报道的MIL-100(Fe)材料中，不能同时具有较高比表面积和较大的介孔孔径，以致限制了对苯系物的吸附量。

因此，开发一种含有介孔结构的并具有较高比表面积的MIL-100(Fe)材料，用于环境中中、低浓度苯系物的高效、快速吸附去除是十分有意义的，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量低的问题，提供一种新的MIL-100(Fe)材料。该材料具有吸附量高的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提出一种与解决的技术问题之一相对应的MIL-100(Fe)材料的制备方法。本发明所要解决的技术问题之三是提出一种与解决的技术问题之一相对应的MIL-100(Fe)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MIL-100(Fe)材料，所述MIL-100(Fe)材料的比表面积为1500-2500m²/g，介孔孔径为2.6-20nm。

上述技术方案中，优选地，所述MIL-100(Fe)材料的介孔孔径为2.6-10nm。

上述技术方案中，更优选地，所述MIL-100(Fe)材料的介孔孔径为2.7-9nm。