[发明专利]一种金属有机框架与离子液体复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种金属有机框架与离子液体复合材料及其制备方法与应用，其制备方法步骤如下：1)离子液体的制备：将1,2‑二溴乙烷与N‑(3‑氨基丙基)咪唑溶于丙酮中，常温下搅拌反应18～24h得深棕色粘性液体，通过离心分离、洗涤得到离子液体；2)金属有机框架与离子液体复合材料的制备：将离子液体溶于甲醇中，接着加入2‑甲基咪唑，常温下搅拌12h得到离子液体溶液，然后将所得离子液体溶液倒入硝酸钴的甲醇溶液中，搅拌10min，静置24h，得到紫色沉淀物，离心、洗涤、干燥得到金属有机框架与离子液体复合材料。本发明提供的金属有机框架与离子液体复合材料对二氧化碳的吸附值高，且材料无毒，绿色环保。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种金属有机框架与离子液体复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着社会发展，人们对化石燃料的使用大大提升，不可避免地产生大量的二氧化碳，而二氧化碳又是导致温室效应的主要气体之一。2015年12月，《巴黎协定》在巴黎气候变化大会上通过，其目的是减少温室气体的排放，可见温室气体的排放已是国际性难题，目前，各国科学家都在积极努力来攻克温室气体排放这一难题。目前，针对二氧化碳吸附较为成熟的方法是醇胺吸附法，利用醇胺为液相吸附剂，来吸附二氧化碳。但此方法也有其明显的不足，如吸附剂易挥发，设备腐蚀严重等。因此研发出一种绿色环保的吸收剂，对解决温室效应有很大的帮助。

金属有机框架材料由Yaghi课题组首次提出，其主要由金属与有机配体配位而成，拥有较高的比表面积和较低的密度，属于微孔型结构，对气体的选择吸附具有天然的优势。离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的在室温下呈现熔融状态的盐类，作为一种绿色的溶剂，对二氧化碳的吸附表现出较强的选择性和吸附性。特别是氨基功能化的离子液体，提供了二氧化碳的化学吸附位点，大大提高了二氧化碳的吸附性能。将离子液体与金属有机框架复合，制备一种吸附效率高的二氧化碳吸附剂非常有意义。

本发明提供的金属有机框架与离子液体复合材料用于二氧化碳吸附，在1bar，298K的条件下吸附值可以达到18.78cm³/g(单纯的金属有机框架的吸附值为17.25cm³/g)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种金属有机框架与离子液体复合材料及其制备方法与应用，该复合材料对二氧化碳吸附效率高。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种金属有机框架与离子液体复合材料，其制备方法步骤如下：

1)离子液体的制备：将1,2-二溴乙烷与N-(3-氨基丙基)咪唑溶于丙酮中，常温下搅拌反应18～24h得深棕色粘性液体，通过离心分离、洗涤得到离子液体(溴化1-(3-氨基丙基)-3-(2-溴乙基)咪唑)；

2)金属有机框架与离子液体复合材料的制备：将步骤1)所得离子液体溶于甲醇中，接着加入2-甲基咪唑，常温下搅拌12h得到离子液体溶液，然后将所得离子液体溶液倒入硝酸钴的甲醇溶液中，搅拌10min，静置24h，得到紫色沉淀物，离心、洗涤、干燥得到金属有机框架与离子液体复合材料。

按上述方案，步骤1)所述1,2-二溴乙烷与N-(3-氨基丙基)咪唑摩尔比为1.01～1.30：1，所述1,2-二溴乙烷与丙酮的体积比为3～5：10。

按上述方案，步骤2)所述离子液体溶液中离子液体浓度为2～5mg/mL；所述离子液体与2-甲基咪唑质量比为1：10～15。

按上述方案，步骤2)所述硝酸钴的甲醇溶液由六水硝酸钴溶于甲醇中配制得到，硝酸钴浓度为0.1～0.15mol/L；所述2-甲基咪唑与六水合硝酸钴摩尔比为4：1。

本发明还包括上述金属有机框架与离子液体复合材料的制备方法，具体步骤如下：