[发明专利]一种用于碳捕获的小分子配体修饰MOFs吸附剂的制备方法

说明书

本发明属于吸附材料技术领域，公开了一种用于碳捕获的小分子配体修饰MOFs吸附剂。本发明利用小分子配体改性金属‑BTC，在常温下快速合成了具有CO₂选择性的复合吸附材料，其结构式为L_x@M₃(BTC)₂(x≤1)(L＝分子量小于80的小分子，M＝Cu、Co、Ni、Zn)，该类材料在常温常压下对CO₂的吸附容量优于已报道的绝大多数MOFs吸附剂。小分子配体与不饱和金属位点结合，减弱了吸附剂对水蒸气的吸附作用力，增强了金属‑BTC的水稳定性，同时改性后材料的比表面积增大，小分子配体的N/O原子与CO₂形成静电相互作用，提高了复合材料对CO₂的吸附容量和CO₂/N₂、CO₂/CH₄选择性。

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域，具体涉及了一种用于碳捕获的小分子配体修饰MOFs吸附剂的制备方法。

背景技术

温室气体浓度自21世纪以来快速上升，引发了众多环境问题，例如生物多样性减少，海洋酸化，极端天气频发，冰川融化，海平面上升，淹没沿海国家等等。其中CO₂作为主要温室气体，对全球气温影响显著。双碳政策的落实有两大途经，一是从源头减少CO₂排放，二是吸收空气中已排放的CO₂，具体而言可分为燃烧前捕获、燃烧后捕获和富氧燃烧。燃烧前捕获涉及从天然气中捕获CO₂。天然气的碳排放量远远小于煤炭和石油，被认为是煤炭和石油的有效替代能源，CH₄是天然气的主要成分，CO₂的存在大大降低了天然气的热值，且会加剧管道腐蚀，增大安全事故发生的风险，故从天然气中分离CO₂和 CH₄对我国能源结构调整具有重要战略意义。燃烧后捕获涉及从烟道气中捕获 CO₂。在煤等化石燃料燃烧时会产生大量对环境有害的气态物质，主要成分为氮气、二氧化碳等，其中CO₂对于制碱业和制糖工业是重要的化工原料，故CO₂和N₂分离对于减少大气中温室气体排放和回收CO₂具有重要意义。

目前，化学吸收、低温蒸馏技术被广泛用于CO₂捕获中，但高耗能、低重复使用率、低吸附容量显著提高了分离成本。近些年，吸附分离技术由于其常温常压的分离条件获得了广泛的关注。其关键是制备出具有高吸附容量和高选择性的固体吸附剂。