[发明专利]锆基金属有机骨架材料成型材料、其制造方法及其应用方法

说明书

本发明提供一种锆基金属有机骨架材料成型材料、其制造方法以及其应用方法。本发明的锆基金属有机骨架材料成型材料包含锆基金属有机骨架材料、以及有机粘结剂。本发明的锆基金属有机骨架材料成型材料具有优异的水中稳定性、且能够提高在水中吸附高毒性阴离子性污染物时的吸附速率。

技术领域

本发明涉及一种锆基金属有机骨架材料成型材料、其制造方法及其应用方法。

背景技术

金属有机骨架材料(以下，有时也称为MOFs)是一种多孔材料，具有由金属离子和有机配位体所形成的3维网状结构。这样的金属有机骨架材料具有表面积大、密度小、结构可调性高等特性。因此，MOFs被应用于许多科技领域，例如气体吸附分离、气体储存、催化、药物缓释、电磁感应、电子领域等等，尤其被应用于催化、气体吸附分离、气体储存等方面。

例如，在Finsy V,ma L,Alaerts L等人的Separation of CO₂/CH₄ mixtures withthem IL-53(Al)metal–organic framework(使用MIL-53(Al)金属有机骨架分离CO₂/CH₄混合物)，Microporous and mesoporous materials(微孔和中孔材料),2009,Vol.120(3):221-227中，将微粒状的MIL-53(Al)用重量比为15％的PVA(聚乙烯醇)水溶液作为粘合剂而制成小型颗粒，将所得到的小型颗粒压入一个柱中，使二氧化碳与甲烷的混合气体通过该柱，从而利用MOFs的筛分作用将二氧化碳与甲烷进行分离。

在Zheng J,Cui X,Yang Q等人，Shaping of ultrahigh-loading MOF pelletwith a strongly anti-tearing binder for gas separation and storage(使用强力抗撕裂粘结剂来形成用于气体分离和储存的超强负载MOF颗粒)，Chemical EngineeringJournal(化学工程杂志),2018,Vol.354:1075-1082中，将PVB(聚乙烯醇缩丁醛)作为强力的抗撕裂且高粘性的粘合剂，将四种阴离子柱状的超微孔材料(SIFSIX-3-Ni,SIFSIX-2-Cu-i,geFSIX-2-Cu-i(ZU-32),TIFSIX-2-Cu-i)成型为小型颗粒，并用作气体的分离与储存。

在Zhuh,Yang X,Cranston E D,等人的Flexible and Porous nanocelluloseAerogel with high Loadings ofmetal–Organic-Framework Particles forSeparations Applications(应用于分离的具有高负载量金属-有机骨架颗粒的柔性多孔纳米纤维素气凝胶).Advanced materials(先进材料),2016,Vol.28(35):7652-7657中，对包括UiO-66在内的几种典型的金属有机骨架材料的造粒进行了研究。

以往，MOFs材料大多都被用作气体的分离吸收和储存，药物释放和催化，但是近年来，基于其作为多孔结构体的功能，将MOFs材料应用于水处理的需求也在逐渐增加，期待能够通过MOFs的吸附作用来除去水中的重金属含氧酸盐等阴离子性污染物。

然而，以往的MOFs材料用于水处理时有时会出现溶胀、分散等现象，导致水中浊度增加，很难满足用于水处理时的稳定性的要求。

而且，在以往的MOFs材料的应用中，诸多情况下，MOFs材料以粉末的形式使用，这些MOFs材料粉末的粒径为数十纳米～数微米，最大也只有微米级的粒径。这样的粉末状材料通常比较致密，在吸附污染物后，分离和再生处理时要求的压强较大，而且，由于粉末状的MOFs材料在吸附污染物后也很难从水中分离出来，还有可能会造成二次污染。