[发明专利]一种金属有机骨架UiO-66吸附剂及其改性材料

说明书

本发明涉及一种金属有机骨架UiO‑66吸附剂及其改性材料，该吸附剂采用传统溶剂热法进行制备，将锆源与有机配体混合后溶解于溶剂中，完全溶解后加入到具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中反应，对反应后形成的物质用有机溶剂进行洗涤、过滤，所得固体经过烘干后得到目标吸附剂，吸附剂的孔径为1.4～2.0nm，比表面积为885～1500m²/g。改性吸附剂采用P123为模板剂或CTAB为表面改性剂以一步法制备，所得产物具有介孔结构的改性UiO‑66或带有官能团的UiO‑66吸附剂。本发明吸附剂材料性能稳定，可应用于298K～373K下甲苯的吸附以及高湿气氛中的甲苯吸附。

技术领域

本发明涉及金属有机骨架吸附材料领域，具体涉及一种金属有机骨架UiO-66吸附剂及其改性材料。

背景技术

利用吸附法进行物质分离已有漫长的历史，吸附剂是决定高效能的吸附处理过程的关键因素。国内外的研究者对此作了大量的研究工作，在改良传统吸附剂产品的同时，不断开发新型的吸附剂。目前，对于吸附有机气体的研究主要集中在苯、甲苯、二甲苯及烷烃等化合物。由于MOFs材料巨大的比表面积和孔容，使得它们对许多气体具有超高的吸附容量，目前人们正尝试使用各种MOFs材料实现对气体的吸附。在VOCs吸附方面，MOFs材料具有极大的竞争优势，首先其可在常温常压下具有较高的吸附容量，另外，可调节的孔结构大小及其表面性质改性可使其选择性吸附VOCs。O.M.Yaghi研究小组合成的MOF-5材料，在295K条件下对VOCs的饱和吸附量分别为：1211mg/g(CH₂Cl₂)、1367mg/g(CHCl₃)、802mg/g(C₆H₆)、1472mg/g(CCl₄)、和703mg/g(C6H₁₂)(Eddaoudi M；Li H L；Yaghi O M.Am.Chem.Soc,2000,1391-1397.)，吸附量是传统吸附材料(如活性炭、分子筛等)的4-10倍以上，表现出极其优异的吸附性能。Mohamed等人采用Zn²⁺与带有憎水性基团(-C₂H₄)的多羧酸类有机配体(R₆-DBC)通过络合作用合成IRMOF-6，并在298K条件下测定其对CH₂Cl₂、CHCl₃、C₆H₆和CCl₄的吸附等温线，发现其对这四种VOCs的平衡吸附量要略高于MOF-5。Ferey团队研制的MIL-101材料在303K对C₆H₆和C₆H₁₄的饱和吸附量分别为12mmol/g和17mmol/g左右，大大高于其它常规吸附剂(活性炭，分子筛)的吸附性能。Yaghi等选取了MOF-5、IRMOF-3、MOF-74、MOF-177、MOF-199和IRMOF-62等6中MOFs材料做吸附剂与BPL活性炭进行比较，研究其对4种环境有害气体(四氢噻吩、C₆H₆、CH₂Cl₂和环氧乙烷)的吸附性能，发现：IRMOF-3、MOF-74和MOF-199三种材料的动态吸附能力是BPL活性炭的59倍，还发现空缺金属位点(IRMOF-74、MOF-199)和氨基基团(IRMOF-3)在污染物的吸附中起到很大作用。但现有吸附剂热稳定性和水热稳定性往往比较差，孔结构不均一，比表面积较小，无法满足工业使用要求。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种金属有机骨架UiO-66吸附剂及其改性材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种金属有机骨架UiO-66吸附剂，该吸附剂孔径为1.4～2.7nm，比表面积为794～1420m²/g，采用以下方法制备得到：