[发明专利]一种泡沫金属支撑吸附材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种泡沫金属支撑吸附材料及其制备方法。本发明的泡沫金属支撑吸附材料采用泡沫金属为骨架，内部填充有多孔吸附材料，其中多孔吸附材料的质量分数为30%~80%。本发明的泡沫金属支撑吸附材料采用泡沫金属为骨架，具有很好的机械强度，同时具有较高的导热系数，在气体吸脱附过程中可以进行很好的热量传导。

技术领域

本发明涉及一种泡沫金属支撑吸附材料及其制备方法，尤其是含有高比表面积多孔材料的泡沫金属支撑吸附材料及其制备方法。

背景技术

天然气作为洁净能源，在城市燃气和交通领域保持高速增长的趋势。与此同时，天然气的存储也成了需要重点关注的问题。吸附储气是近年来国内外大力开发的技术，其原理是采用大比表面积的多孔材料在相对较低压力下对气体进行吸附存储，与压缩存储相比，具有存储压力低、存储罐重量小的优点。

目前大量的工作都集中于粉末状吸附材料的研发上，但粉末状吸附材料由于压降大、易被气体带走等缺点不能在实际中应用，需要将其制成具有一定形状和机械强度的颗粒才能使用。

CN1656104A公开了一种金属有机骨架材料成型体的制备方法。将金属有机骨架材料、粘结剂、胶溶剂放入混捏机中混合均匀，再将混合物采用压力成型的方式压制成约5 mm的小片。该技术工艺简单，适用于大多数粉末材料的成型过程，但是混捏和压制过程中均需要在一定压力下完成，容易造成多孔吸附材料孔道结构坍塌，比表面积大幅下降。

CN1651133A公开了吸附剂/泡沫铝复合吸附材料及其制备方法，特征是将直径3～6mm的球形沸石或分子筛颗粒充填到模具内至20～60mm高，按食盐与吸附剂颗粒堆体积比4∶6加入直径＜1mm的食盐颗粒，填充均匀，加压、预压紧，预热至500～600℃，然后按熔融铝与吸附剂颗粒堆体积比2∶8把熔融铝倒入模具，并加压至2～5atm，待冷却凝固后水洗使盐溶解洗出，在350℃恒温3个小时。所得吸附剂/泡沫铝复合吸附材料，由占体积比60％～65％的颗粒之间的间隙被占体积比10％～20％的通孔泡沫铝所填充组成，导热系数为1～4W/m.K，并且形成通孔泡沫铝结构，传质性能几乎不受影响，结构强度高，可明显改善吸附床的传热性能。

CN201810824003.5公开了一种MOFs-泡沫金属复合吸附剂的制备方法。将MOFs采用浸涂法将悬浮液填充至泡沫金属的孔隙中制备得到MOFs-泡沫金属复合吸附剂。该技术工艺简单，无需成型，不影响MOFs吸附性能，还能提高MOFs的导热性能，但是该方法制备的复合吸附剂比较松散，MOFs的占比不高，且容易脱落。因此，需要寻找一种复合吸附材料，不仅具有不但要不破坏多孔材料的原有结构，保持高的比表面积和孔容，还要保证成型颗粒具有较高的机械强度，不易破碎和粉化。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种泡沫金属支撑吸附材料及其制备方法。本发明泡沫金属支撑吸附材料制备时成型压力低，对多孔材料原有孔结构基本没有影响，并且由于泡沫金属的存在，大大提高了吸附材料的导热性，有利于将气体吸附时产生的热量导出，提高吸附量。

本发明的一种泡沫金属支撑吸附材料，其骨架为泡沫金属，泡沫金属内部填充多孔吸附材料，所述的多孔吸附材料的质量分数为30%~80%，优选为50%~80%。

所述的泡沫金属为泡沫铜、泡沫铁、泡沫镍、泡沫钛、泡沫铝中的任意一种。所述的泡沫金属孔隙率为90%~98%。

所述金属有机骨架材料选自HKUST-1、MOF-5、MIL-101、MOF-74中的至少一种，共价有机骨架材料选自COF-1、COF-5、COF-102、COF-103中的至少一种。

本发明还提供了一种上述泡沫金属支撑吸附材料的制备方法，其包括以下步骤：

（1）将泡沫金属进行洗涤，去除表面的油污和氧化物，干燥；

（2） 在泡沫金属的表面喷涂硅溶胶，晾干；