[发明专利]一种室温下制备MIL-100(Fe)的方法

说明书

本发明公开了一种室温下制备MIL‑100(Fe)的方法，该方法包括如下步骤：将铁粉置于蒸馏水中搅拌，加入浓硝酸，搅拌后加入1,3,5‑均苯三甲酸和促进剂的混合溶液，然后在室温条件下进行合成反应10~12h，得到的黄褐色粗产物用N,N‑二甲基甲酰胺和乙醇冲洗数遍后，浸泡于NH₄F溶液中搅拌纯化，最后烘干，得到纯化好的MIL‑100(Fe)吸附材料。本发明的方法与传统方法相比，可实现在常温下操作，不添加HF，具有节能环保的优点，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于化工吸附分离材料领域，涉及了一种能在室温条件下制备含铁的金属有机骨架材料的方法，具体涉及一种室温下制备MIL-100(Fe)的方法。

背景技术

金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)，是由金属离子或金属簇与有机配体所构成的具有三维结构的多孔材料，其具有较大的比表面积，组成多样，孔隙结构可调以及可根据需要对其进行化学修饰等优点，在能量存储、气体吸附与分离、催化、传感等多个领域展现出了很好的优势，具有很大的应用前景。

MIL系列材料是MOFs材料中的一类。其中，MIL-100(Fe)是一种热力学稳定、环境友好的多孔材料，不仅对VOCs有高的吸附容量，对烯烃烷烃分离有良好的性能，而且是目前潮湿条件下对CO₂的吸附容量最大的吸附材料之一，具有很好的工业应用价值。目前，MIL-100(Fe)的制备主要是通过高温水热反应合成。目前存在的不足是：在合成过程中，需要用到氢氟酸[Horcajada PS,S.Serre,C.Hong,D.Y.Seo,Y.K.Chang,J.S.Greneche,J.M.Margiolaki,I.Ferey,G.Synthesis and catalytic properties of MIL-100(Fe),aniron(III)carboxylate with large pores.Chemical communications.2007(27):2820-2]，其是一种剧毒化学品，具有很强的腐蚀性，会腐蚀设备，并且对人有严重的危害；此外，反应需要高温，能量消耗巨大[Peng J,Xian S,Xiao J,Huang Y,Xia Q,Wang H,et al.Asupported Cu(I)@MIL-100(Fe)adsorbent with high CO adsorption capacity and CO/N₂selectivity.Chemical Engineering Journal.2015；270:282-9]。

针对以上问题，本发明提出一种新的合成工艺，与原有的合成工艺相比，它不仅不需要氢氟酸，而且还可以实现在常温条件下合成MIL-100(Fe)，从而降低工业合成的成本，进一步推进MOFs材料的工业化应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有制备MIL-100(Fe)材料的方法中存在高温，并且使用氢氟酸的缺点，提供一种在室温下制备MIL-100(Fe)的方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种室温下制备MIL-100(Fe)的方法，包括如下步骤：

(1)配置铁粉和水的混合液，然后加入浓硝酸，搅拌均匀，制得A液；

(2)配置1,3,5-均苯三甲酸/促进剂的水溶液，制得B液；

(3)将步骤(2)所得的B液倾倒入步骤(1)制得的A液中，在室温条件下反应，得粗制的MIL-100(Fe)；

(4)将步骤(3)所得粗制的MIL-100(Fe)进行离心分离，然后依次用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇冲洗、离心分离后，将得到的固体物质浸泡于NH₄F溶液中搅拌，过滤后将所得的固体烘干并活化，最终得到纯化的MIL-100(Fe)。