[发明专利]吸附材料

说明书

本发明的目标是提供一种吸附材料，所述吸附材料具有出色的气体储藏性能和气体分离性能。该目的可以通过包含以下组合物的吸附材料实现：所述组合物包含金属配合物(A)和弹性体(B)，所述金属配合物(A)含有阴离子配体和至少一种选自属于周期表的第1至13族的金属的离子的金属离子，所述金属配合物(A)在吸附时能够经历体积改变，并且所述金属配合物(A)和所述弹性体(B)的质量比在1∶99至99∶1的范围内。

本申请是申请日为2012年9月4日、国际申请号为PCT/JP2012/072492、中国国家阶段申请号201280042937.4为且发明名称为《吸附材料》的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种吸附材料。更具体地，本发明涉及包含这样一种组合物的吸附材料：所述组合物包含金属配合物和弹性体，其中所述金属配合物含有阴离子配体和至少一种选自属于周期表的第1至13族的金属的离子中的金属离子，所述金属配合物在吸附时能够经历体积改变，并且所述金属配合物和所述弹性体的质量比在1∶99至99∶1的范围内。本发明的吸附材料适合用作吸附材料、储藏材料或分离材料，它们用于吸附、储藏或分离二氧化碳、氢、一氧化碳、氧、氮、具有1至4个碳原子的烃、稀有气体、硫化氢、氨、水蒸气、有机蒸气等。

背景技术

在除臭、废气处理等的领域，迄今开发了多种吸附材料。活性炭是这些的代表实例，并且其在不同工业中通过使用其出色的吸附性能广泛用于空气清洁、脱硫、脱氮或有害物质的移除的目的。近年来，对于氮的需求增加，例如，在半导体制备方法等中。这种氮通过使用分子筛炭根据变压吸附方法或变温吸附方法从空气制备。分子筛炭还用于多种气体的分离和纯化如氢从裂化甲醇气的提纯。

当将气体的混合物根据变压吸附方法或变温吸附方法分离时，通常的实践是基于气体间在对用作分离吸附材料的分子筛炭或沸石的平衡吸附量或吸附速率的差别将其分离。当将气体的混合物基于平衡吸附量上的差别分离时，传统的吸附材料不能选择性地仅将所要移除的气体吸附至其上，并且分离系数降低，使得不可避免的是为此使用的设备的尺寸增加。另一方面，当将气体的混合物基于吸附速率上的差别分离为单独的气体时，可以仅吸附所要移除的气体，虽然它依赖于气体的类型。然而，需要交替地进行吸附和脱附，并且同样在这种情况下，为此使用的设备应当更大。

另一方面，作为提供出色的吸附性能的吸附材料，还开发了当暴露至外部刺激时经历动态结构上的改变的配位聚合物。当使用经历动态结构上的改变的这种新的配位聚合物作为气体吸附材料时，在预定压力之前它不吸附气体，但是它在超过预定压力的压力开始气体吸附。此外，观察到其中吸附起始压力依赖于气体的性质而不同的现象。

这些现象对在采用变压吸附系统的气体分离装置中使用的吸附材料的应用使得能够进行非常有效的气体分离。它也可以减少变压宽度，有助于能量节约。此外，这可以有助于气体分离装置的尺寸减小，使得当将高纯气体作为产物投放在市场上时可以增加成本方面的竞争力。此外，即使在厂家自己的设备中使用该高纯气体，也可以减少对于需要高纯气体的设备所花费的成本，导致最终产物的制造成本上的减少。

当将配位聚合物用作吸附材料时，优选的是使用模制后的而不是粉末形式的配位聚合物。例如，作为模制配位聚合物的方法，借助压片的制粒是已知的(参见PTL 1和PTL2)。然而，当本发明的发明人通过压片对当暴露至外部刺激时经历动态结构上的改变的配位聚合物进行制粒时，经证实粒料形式在吸附气体后可能没有得到保持，因为当暴露至外部刺激时经历动态结构上的改变的配位聚合物的体积在气体吸附时膨胀(参见，例如，NPL1)。

关于包含铜离子、四氟硼酸根离子和4，4’-联吡啶的配位聚合物，已知当使用硬脂酸镁作为润滑剂时能够通过压片将配位聚合物成形为粒料，以及能够通过使用糖作为粘合剂将配位聚合物成形为颗粒(参见NPL 1)。然而，粒化的样品的甲烷吸附起始压力变为约1MPa，比粉末样品的起始压力高。因此，在制粒后不能维持配位聚合物的初始性能。