[发明专利]用于分离乙炔/二氧化碳且兼具“三高”性能的Cu-MOF材料及其制备方法

权利要求书

1. 一种用于分离乙炔/二氧化碳且兼具“三高”性能的Cu-MOF材料，其特征在于，所述材料为具有三维网络结构的框架材料，结构通式为Cu₄L，其中L为3,6-二乙基-1,2,4,5-四-(苯基-3',5'-二羧酸)苯；所述Cu-MOF材料具有11 Å的八面体孔笼，孔笼中含有由苯环和乙基构成的乙炔超分子吸附位点，能作为吸附剂用于乙炔/二氧化碳的高效分离。

2.根据权利要求1所述的用于分离乙炔/二氧化碳且兼具“三高”性能的Cu-MOF材料，其特征在于，采用包括如下步骤的方法制得：（1）首先制得八羧酸有机配体H₈L；（2）其次将金属盐、H₈L和溶剂混合后加入调节剂，随后进行水热反应，合成完成后，经抽滤、洗涤、干燥即得到所述的Cu-MOF材料。

3.根据权利要求2所述的用于分离乙炔/二氧化碳且兼具“三高”性能的Cu-MOF材料，其特征在于：

合成H₈L的过程包括：通过溴化对二乙基苯得到1,4-二乙基-1,2,4, 5-四溴苯，将其与5-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼杂环戊烷-2-基)间苯二甲酸酯共同反应得到4',5'-双(3,5-二羧基苯基)-3',6'-二乙基-[1,1':2',1''-三联苯]-3,3'',5,5''-四羧酸盐，随后进行水解反应，得到目标产物H₈L。

4.根据权利要求2所述的用于分离乙炔/二氧化碳且兼具“三高”性能的Cu-MOF材料，其特征在于：所述的金属盐为铜离子的氯化盐、硝酸盐、乙酸盐、碳酸盐、硫酸盐或高氯酸盐中的一种或多种。

5. 根据权利要求2所述的用于分离乙炔/二氧化碳且兼具“三高”性能的Cu-MOF材料，其特征在于：所述的溶剂为N, N-二甲基甲酰胺、N, N-二乙基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、去离子水、乙醇、甲醇、乙腈中的一种或多种。

6.根据权利要求2所述的用于分离乙炔/二氧化碳且兼具“三高”性能的Cu-MOF材料，其特征在于：所述调节剂为盐酸、甲酸、乙酸、三氟乙酸中的一种或三种。

7. 根据权利要求2所述的用于分离乙炔/二氧化碳且兼具“三高”性能的Cu-MOF材料，其特征在于：所述的金属盐、H₈L的物质的量与溶剂和调节剂的用量比为：0.1 mmol:0.005–0.03 mmol: 2–15 mL: 20–300 μL。

8. 根据权利要求2所述的用于分离乙炔/二氧化碳且兼具“三高”性能的Cu-MOF材料，其特征在于：所述水热反应的温度为50–150 ℃；所述水热反应的时间为12–96 h。

9. 根据权利要求2所述的用于分离乙炔/二氧化碳且兼具“三高”性能的Cu-MOF材料，其特征在于：所述抽滤时需先用N, N-二甲基甲酰胺、N, N-二乙基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、乙腈中的一种洗涤数次，再用去离子水、无水甲醇、丙酮、无水乙醇中的一种洗涤数次；所述干燥处理需采用溶剂交换法将抽滤后得到的均相晶体材料用甲醇、乙醇、丙酮中的一种交换多次，每次间隔至少3 h，然后依次在室温下真空干燥12 h和80–180 ℃下真空干燥2–8 h，得到去除溶剂分子的Cu-MOF材料。

10.如权利要求1-9任一项所述的Cu-MOF材料在乙炔/二氧化碳吸附分离中的应用。