[发明专利]MIL-101(Fe)吸附材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种MIL‑101(Fe)吸附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‑101(Fe)吸附材料，所述吸附材料具有MIL‑101(Fe)三维网络骨架晶体结构，所述吸附材料中还包含金属离子镍和铁，其中铁与镍的摩尔比为1.0～9:1及其制备方法和用途的技术方案较好地解决了上述问题，可用于有毒气体吸附中。

技术领域

本发明涉及一种MIL-101(Fe)吸附材料及其制备方法和用途。

背景技术

在化工行业、危险品泄露应急场所以及在人们生产、使用、贮存和运输化学品的过程中，有毒气体会不可避免的被扩散至环境中。如果通过呼吸系统进入人体，会引起中毒甚至危及生命。而防毒面具在一定程度上可以过滤环境中的有毒气体，减少或避免有毒化学品对人体的危害。

吸附材料是防毒面具能否有效过滤有毒气体的关键，目前常用的防毒面具中的吸附过滤材料是活性炭。由于活性炭具有发达的孔隙结构，可以与环境中的有毒有害气体充分接触并将其吸附至活性炭孔内，从而达到过滤有毒气体的目的。但是，由于常用活性炭比表面积较低(400-1000m²/g)，限制了其对有毒气体的吸附容量，这就使得活性炭防毒面具很容易被吸附饱和，甚至在含有高浓度有毒气体的环境中不能使用。另外，大多数情况下，化工企业或危险品泄露场所环境中含有多种有毒气体，一般的防毒面具中吸附材料只能针对一类有毒气体进行吸附。为了使活性炭对多种有毒气体具有更宽的吸附能力，通常对活性炭进行酸、碱、金属离子改性，来吸附环境中不同性质的有毒气体。但是，对活性炭进行改性后，材料内部不同改性剂会相互反应，从而降低了与有毒气体的吸附反应能力，并不能有效改善活性炭的吸附宽度，而且降低了材料比表面积和孔容，使得吸附量下降。

金属有机骨架材料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三维网络骨架晶体材料。金属有机骨架材料作为一种新型的功能性分子材料，与传统活性炭、沸石材料相比，具有很多优势。巨大的比表面积(1000-10000m²/g)、高孔隙率可以使其对有毒气体具有很高的吸附容量；可调的孔尺寸、多样的骨架结构可以进行选择性吸附；可修饰的官能团孔表面、不饱和金属配位点可以增加与气体分子的亲和力；强稳定性可以使其进行多次吸附，仍保持骨架结构的完整性。由于MIL-101(Fe)材料骨架结构固定，可以使不同性质的官能团同时固定在材料骨架上，不至于材料自身发生酸碱反应。另外，金属有机骨架材料材料中的不饱和金属配位点可以增强与不同性质气体之间的作用力，具有更宽的吸附防毒能力。

因此，开发具有高吸附量和宽吸附范围的有毒气体金属有机骨架材料吸附材料，过滤应急环境中的中、低浓度的有毒气体，使人体免于有毒气体的危害，是非常有价值的。

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-101(Fe)吸附材料，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供一种与解决的技术问题之一相对应的MIL-101(Fe)吸附材料的制备方法。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MIL-101(Fe)吸附材料的用途。

为解决上述问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种MIL-101(Fe)吸附材料，所述吸附材料具有MIL-101(Fe)三维网络骨架晶体结构，所述吸附材料中还包含金属离子镍和铁，其中铁与镍的摩尔比为1.0～9:1。

上述技术方案中，优选地，铁与镍的摩尔比为1.5～9:1。

为解决上述问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种MIL-101(Fe)吸附材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)在搅拌条件下，按所需摩尔比称取金属盐FeCl₃·6H₂O和NiCl₂·6H₂O、有机配体对苯二甲酸，分别加至盛有反应溶剂的反应容器中；