[发明专利]一种ZIF-67/CuBTC复合材料及其衍生物及方法与应用

摘要

本发明公开了一种ZIF‑67/CuBTC复合材料及其衍生物及方法与应用。以CuBTC作为基底材料，选用耐水耐热耐酸碱都较好的ZIF‑67材料作为负载材料，以海藻酸钠溶液作为螯合剂，采用常温浸渍法将ZIF‑67负载到CuBTC表面得到ZIF‑67/CuBTC复合材料。所述的ZIF‑67/CuBTC复合材料煅烧之后得到ZIF‑67/CuBTC的衍生物即Co3O4/CuO复合氧化物。本发明所述的ZIF‑67/CuBTC可应用于H2/CO2或H2/N2气体分离。所述的ZIF‑67/CuBTC的衍生物Co3O4/CuO复合氧化物可应用于CO的净化处理。本发明采用浸渍法，方法简单，操作条件温和，首次采用螯合剂海藻酸钠醇溶液有效地将拓扑结构不同的ZIF‑67和CuBTC复合在一起；所得ZIF‑67/CuBTC复合材料可以有效地应用于气体分离；所得ZIF‑67/CuBTC衍生物Co3O4/CuO复合氧化物在低温下有效地净化CO，在135℃可以达到CO地完全氧化。

主权项

1.一种ZIF‑67/CuBTC复合材料，其特征在于：所述的ZIF‑67/CuBTC复合材料按照如下方法进行制备：(1)将三水硝酸铜溶于纯水中得到浓度为0.04～0.25g/ml三水硝酸铜的水溶液，将均苯三甲酸溶于N,N‑二甲基甲酰胺中得到浓度为0.01～0.05g/ml均苯三甲酸的N,N‑二甲基甲酰胺溶液，然后将所述的三水硝酸铜的水溶液和均苯三甲酸的N,N‑二甲基甲酰胺溶液超声混合均匀转移至高压反应釜中，在60～250℃下进行水热反应5～20h，反应完全后，得到反应液A冷却至室温，过滤得到滤饼进行洗涤烘干得到CuBTC；所述的三水硝酸铜与所述的均苯三甲酸的质量比为2～5:1～3；(2)将5～20mg/ml海藻酸钠溶液在50～100℃下边加热边搅拌12～24h，待冷却后，向所述的海藻酸钠溶液中加入CuBTC，搅拌均匀，得到浓度为0.01～0.05g/ml的CuBTC的海藻酸钠溶液；所述的海藻酸钠溶液由海藻酸钠溶于纯水、DMF、乙醇或甲醇中的任意溶剂之一配置而成；(3)将前驱体溶于醇A中得到0.062～0.25mol/L前驱体的醇溶液，将甲基咪唑溶于醇B中得到甲基咪唑的0.248～2.5mol/L醇溶液，超声均匀后，混合搅拌1～5h，得到ZIF‑67溶液，将所述的ZIF‑67溶液加入到步骤(2)所得CuBTC的海藻酸钠溶液中，搅拌均匀后，室温下反应12～20h，反应完全后，得到反应液B经过滤、洗涤、烘干得到目标产物ZIF‑67/CuBTC；所述前驱体为硝酸钴、乙酸钴或硫酸钴；所述的前驱体与甲基咪唑的物质的量之比为1～4：4～20；所述CuBTC的海藻酸钠溶液的加入量以所述的CuBTC物质的量来计，所述的前驱体与CuBTC的物质的量之比为8～9：1～2。