[发明专利]一种无粘结剂MIL-100Cr成型的方法

说明书

本发明涉及金属有机框架材料MIL‑100Cr的成型领域，具体是一种无粘结剂MIL‑100Cr成型的方法。包括以下步骤：首先将MIL‑100Cr粉末与水均匀混合后通过制丸机成球，然后将球体置于220℃烘箱中加热处理8 h，获得MIL‑100Cr球体。本发明在未加入任何粘结剂的情况下，充分利用MIL‑100Cr材料的自粘结性成功实现了MIL‑100Cr的成型，该方法弥补了MIL‑100Cr成型技术短缺的问题，而且在成型过程中未添加任何粘结剂，最大限度上保留了材料的气体吸附分离性能，具有极大的工业应用前景，而且对其他金属有机骨架材料的成型具有较大的指导作用。

技术领域

本发明涉及金属有机框架材料MIL-100Cr成型领域，具体是一种无粘结剂MIL-100Cr成型的方法。

背景技术

在众多金属有机框架材料中，具有不饱和金属位点的MOFs材料一直是研究的重点，由于不饱和金属位和气体之间的强相互作用，该类MOFs材料往往具有较好的气体吸附分离性能。其中由两个大小不同的孔笼堆积而成的三维空间结构MIL-100Cr一直是研究的重点，该材料经高温高真空处理后，金属中心配位的水分子会被充分脱除进而产生约为1.1-2.6mmol·g^-1的不饱和金属位点，研究表明MIL-100Cr中不饱和金属位点对N₂具有较强的亲和力，常温常压下N₂的吸附量大于CH₄，该材料在天然气脱氮，空气分离等方面具有较大的应用前景。

目前实验室合成得到的MIL-100Cr材料为粉末晶体，如果直接装填到吸附床，会大大降低待分离气体在床层内的流动速度，降低处理效率，而且粉体吸附剂容易随气体流出吸附床，不仅会造成吸附剂的流失，还会造成粉尘污染，所以MIL-100Cr的成型是其工业化应用的重要步骤。

当前粉体吸附剂成型技术在分子筛材料领域的研究比较成熟，其主要是利用添加粘结剂的方式来粘结成型，但是在研究MIL-100Cr材料成型时发现由于材料的密度较小，使用一般的粘结剂往往会对材料的吸附性能产生较大的影响，所以这种添加粘结剂成型的方式不利于最大限度的发挥材料的吸附分离性能。

发明内容

本发明在目前MIL-100Cr成型技术短缺，添加粘结剂弊端较大的前提下，提供一种无粘结剂MIL-100Cr成型的方法。

目前最常用的金属有机框架材料成型的方法为添加粘结剂成型法，该方法借鉴分子筛的成型通过使用不同的粘结剂来达到粘结成型的目的，但是在调研现有的研究成果时发现，通过添加粘结剂这种方法往往会大幅度的降低金属有机框架材料的气体吸附分离性能，其原因主要是填加粘结剂后，由于金属有机框架材料热稳定性差，不能像分子筛那样经过高温处理的方法将粘结剂充分烧出，导致过多的粘结剂遗留到成型后的材料中，而相比于粘结剂金属有机框架材料的密度一般都较小，所以成型后的金属有机框架材料相比于原粉性能下降较大。

MIL-100Cr成型的方法目前尚未见报道，在研究的过程中为了最大限度上保留成型后材料的吸附分离性能，发明人首先想到的是该材料是否具有自粘结性能，MIL-100Cr材料由铬和均苯三甲酸配位组装而成，而均苯三甲酸富含羧基，如果在高温下充分处理，羧基间可以脱水相互连接，其次在MIL-100Cr配位组装的过程中，缺陷的存在是必然的，所以材料中必然存在未完全连接的金属铬中心和羧基，加热处理同样可以促进材料中未完全配的的金属铬中心和羧基重新组装。

基于以上的想法，发明人进行了一系列的验证，提供了如下技术方案：一种无粘结剂MIL-100Cr成型的方法，包括以下步骤：

首先将MIL-100Cr粉末与水均匀混合后通过制丸机成球，然后将球体置于220℃烘箱中加热处理8h，获得MIL-100Cr球体。

作为本发明技术方案的进一步改进，MIL-100Cr粉末与水的质量体积比为2:1。