[发明专利]一种沸石咪唑酯骨架材料ANA-[Co(eIm)2

说明书

本发明公开了一种沸石咪唑酯骨架材料ANA‑[Co(eIm)₂]的制备方法及应用，按照二价金属Co盐﹕2‑乙基咪唑﹕乙醇=1﹕6‑12﹕120‑270的原料摩尔比在室温下依次将四水乙酸钴、2‑乙基咪唑和溶剂乙醇混合，在120‑150ºC下反应1‑2天；反应结束后冷却，然后将得到的样品用乙醇洗涤数次，室温过滤、干燥，制得产品ANA‑[Co(eIm)₂]。本发明还提供了沸石咪唑酯骨架材料ANA‑[Co(eIm)₂]在吸附分离低浓度糠醛和5‑羟甲基糠醛混合水溶液中的应用。

技术领域

本发明涉及一种沸石咪唑酯骨架材料ANA-[Co(eIm)₂]的制备方法及应用，具体来说涉及一种利用ANA-[Co(eIm)₂]的椭圆形孔道结构实现糠醛和5-羟甲基糠醛分离的方法，属于无机功能材料应用领域。

背景技术

糠醛和5-羟甲基糠醛是由富含木质纤维素的生物质资源得到的两种重要的平台化合物，可以衍生出一系列高附加值化学品。然而，在生物质催化炼制呋喃化合物的过程中，通常得到的是低浓度（10-50 g L^-1）糠醛和5-羟甲基糠醛混合的水溶液，为了得到成品糠醛和5-羟甲基糠醛，需要将两者分离。鉴于糠醛和5-羟甲基糠醛的浓度较低，而且具有热敏性，给传统的分离方法带来了困难。吸附分离法不仅过程能耗低，而且分离选择性高，适用于传统分离技术难以分离的低浓度多组分体系。

沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）是一种新型无机分离材料，可以通过调节骨架结构，有效地调控和提高ZIFs对多组分的吸附分离选择性。目前本课题组考察了ANA-[Zn(pIm)₂]， ANA-[Co(pIm)₂]和ANA-[Cd(pIm)₂]等对糠醛和5-羟甲基糠醛的吸附分离性能（CN110327886A），但这三种材料由于孔容较小，导致糠醛的吸附容量较小，只有93.3 mg g^-1。因此，需要研究大孔容椭圆形孔道结构的ZIFs，并考察其对双组分糠醛/5-羟甲基糠醛的吸附分离性能。相比于ANA-[Zn(pIm)₂]， ANA-[Co(pIm)₂]和ANA-[Cd(pIm)₂]的咪唑配体2-丙基咪唑，2-乙基咪唑的烷基链更短，体积更小，因此合成的材料孔容更大，吸附容量也会相应提高。

目前已有研究者采用二价钴离子和2-乙基咪唑合成了具有ANA拓扑的大孔容椭圆形孔结构的MAF-5(Co)，并考察了其对水中正辛烷、苯并咪唑和苯并三唑的吸附性能（Bhadra B N, Seo P W, Khan N A, et al. Hydrophobic cobalt-ethylimidazolateframeworks: phase-pure syntheses and possible application in cleaning ofcontaminated water[J]. Inorganic chemistry, 2016, 55(21): 11362-11371. SarkerM, Bhadra B N, Seo P W, et al. Adsorption of benzotriazole and benzimidazolefrom water over a Co-based metal azolate framework MAF-5 (Co)[J]. Journal ofhazardous materials, 2017, 324: 131-138.）。在已报道的合成方法中采用水做为溶剂，苯做为疏水模板剂，三乙胺做为添加剂，在室温下合成。这种方法不仅原料成本高，而且合成过程受操作条件的影响，制得的产品中容易混有杂相MAF-32(Co)。此外，并没有文献报道MAF-5(Co)的晶体结构。因此，需要探索更加简便高效的合成方法，解析晶体结构，并拓展其在低浓度糠醛/5-羟甲基糠醛分离领域的应用。

发明内容

本发明旨在提供一种沸石咪唑酯骨架材料ANA-[Co(eIm)₂]的制备方法，并拓展了其在低浓度糠醛/5-羟甲基糠醛混合水溶液的吸附分离方面的应用。