[发明专利]一种超微孔疏水性UiO-66锆金属有机框架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种超微孔疏水性UiO‑66锆金属有机框架材料及其制备方法和应用，本发明提供的接枝三氟甲基的超微孔疏水性UiO‑66锆金属有机框架材料，由有机配体和锆离子进行配位后制得，所述有机配体为三氟甲基苯甲酸和对苯二甲酸，本发明利用三氟甲基苯甲酸与对苯二甲酸两种配体的竞争配位机制来协同提高锆氧配位能力和孔表面化学性质，所制得的超微孔疏水性UiO‑66锆金属有机框架材料热稳定性好，耐高温，具备较高疏水性；吸附分离能力强，分离C₃H₆/C₃H₈的性能优异。

技术领域

本发明涉及金属有机框架材料技术领域，更具体地，涉及一种超微孔疏水性UiO-66锆金属有机框架材料及其制备方法和应用。

背景技术

金属有机框架(MOFs)通常是在温和条件下通过配位导向的自组装过程合成的，也称为金属-有机配体网络和多孔配位聚合物。因为MOFs具有高孔隙率、高比表面积、可调控孔径、可调节的金属节点与有机配体等优点使其在生物医学，气体存储，质子传导，光电磁催化和气体吸附分离等领域展现出优异的应用前景。尤其是对各类轻烃气体吸附分离中，可以利用其对不同气体具有不同的吸附效果来分离气体，如利用开放金属位点与烯烃之间Π络合作用增强对烯烃吸附，而分离其他气体，不同客体分子在材料间的扩散系数不同来实现气体分离等。在气体分离中，由于C₃H₆和C₃H₈具有十分接近的物理特性(如沸点、动力学直径)，使其在工业分离过程中存在较大的挑战。因此，探索一种简易且环保并具有较高水热稳定性，对C₃H₆/C₃H₈有效吸附分离的MOFs材料制备方法具有重要的现实意义。如中国专利CN107469643A公开了一种金属有机骨架材料MIL-101分离丙烯和丙烷的方法，其中MIL-101的，中心金属材料为锌，有机骨架材料为2-甲基咪唑，但是其分离气体的性能不够好，尤其是对C₃H₆/C₃H₈吸附分离效果不好。而且，MOFs疏水性较差，水分子易于攻击金属簇而使得材料崩塌，在实际工业上，气体分离会受到水蒸气影响，因此不利于MOFs材料的实际运用。因此，亟需一种具有优异的疏水性能以及气体吸附分离性能的MOFs材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有金属有机骨架材料在的气体吸附分离性能不好、疏水性较差的缺陷和不足，提供一种超微孔疏水性UiO-66锆金属有机框架材料，其气体吸附分离性能优异，对C₃H₆/C₃H₈的吸附容量差异高，且耐高温，疏水性好。

本发明的又一目的是提供一种超微孔疏水性UiO-66锆金属有机框架材料的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种超微孔疏水性UiO-66锆金属有机框架材料的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种超微孔疏水性UiO-66锆金属有机框架材料，由有机配体和锆离子进行配位后制得，所述有机配体为三氟甲基苯甲酸和对苯二甲酸。

本发明采用了三氟甲基苯甲酸和对苯二甲酸作为有机配体，利用两种配体之间的竞争配位机制来协同提高锆氧配位能力和孔表面化学性质，有利于对材料的晶型和表面性质进行调控，获得的超微孔疏水性UiO-66锆金属有机框架材料的热稳定性更好，耐高温程度更高，且具备较高疏水性，其对气体的吸附分离性能提高，尤其是对丙烷/丙烯的吸附容量差异有明显改善。

优选地，所述三氟甲基苯甲酸、对苯二甲酸和锆离子的摩尔比为1:5～10:5～10。

更优选地，所述三氟甲基苯甲酸、对苯二甲酸和锆离子的摩尔比为1:10:10。

优选地，所述三氟甲基苯甲酸为2-三氟甲基苯甲酸。