[发明专利]一种MOFs@PFs复合材料及其制备方法与MIL‑100(Fe)@PFs复合材料

说明书

技术领域

本发明属于多孔材料成型技术领域，具体涉及一种MOFs@PFs复合材料与及其制备方法MIL-100(Fe)@PFs复合材料。

背景技术

随着工业的迅速发展，人们对化石能源如煤、石油、天然气等大量的需求和消耗，造成了大气中CO₂量急剧上升，由此带来了气候变暖、冰川融化、海平面上升、极端天气等一系列的环境问题。因此，对CO₂气体的吸附和分离成为目前一大科研热点。

近年来，金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks，MOFs)作为一种新兴的微孔/介孔材料，由于具有很高的比表面积、发达的孔隙结构、稳定性好、孔道可调以及可根据目标要求作化学修饰等优点，使得MOFs材料在有害气体吸附分离方面具有广阔的应用前景。其中，金属有机骨架材料MIL-100(Fe)因其大的比表面积、发达的孔隙结构以及不饱和的金属位点，在CO₂气体吸附上有出色的表现，是一种非常优良的吸附材料。

MIL-100(Fe)虽然在CO₂气体吸附上有良好的吸附效果，但其直接应用仍存在一些瓶颈问题。主要是合成得到的MOFs材料，都是粉末状的晶体材料，直接应用则容易被气体吹跑而不易回收；若装填在柱子，又会导致柱的压降很大，这大大地限制了其在工业中的应用。因此要把MOFs应用于实际吸附CO₂过程，必须对其成型或固定化。

目前国际上，已有些关于MOFs材料固定成型的报道。例如，Fernandez通过二次晶种生长法在堇青石上固定MIL-100(Fe)用于四氢化萘的催化(Ramos-Fernandez,E.V.,M.Garcia-Domingos,J.et al.MOFs meet monoliths:Hierarchical structuring metal organic framework catalysts[J].Applied Catalysis A:General,2011.391(1-2):p.261-267)。另外，据Balakrishnan报道，HKUST-1可在嫁接了羧基官能团的玻璃碳板上生长成型(Sivakumar Balakrishnan,Alison J.Downard,Shane G.Telfer.HKUST-1growth on glassy carbon[J].Mater.Chem.,2011,21,19207)。Rose通过静电纺丝的方法在聚合纤维上成功固定MIL-100(Fe)和HKUST-1(Rose,M.,B.M.Jolly,et al.MOF Processing by Electrospinning for Functional Textiles[J].Advanced Engineering Materials,2011.13(4):p.356-360)。然而，这些MOFs材料的成型固定技术要么是成型载体价高难得，要么是由于载体缺少有效固定MOFs晶体的化学基团从而导致成型方法繁琐，因而实用性不高。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供了一种MOFs@纸浆纤维(Pulp fibers，PFs)复合材料，具体包括MIL-100(Fe)@纸浆纤维复合材料。

本发明的另一目的在于提供所述的一种MOFs@PFs复合材料的制备方法。

本发明的目的通过如下具体方案实现。

一种MOFs@PFs复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将原木纸浆纸在蒸馏水中搅拌，形成纸浆均匀分散的纸浆溶液；将MOFs粉末材料加入纸浆溶液中，继续搅拌，得到混合纸浆；

(2)将得到的混合纸浆过滤，烘干，真空干燥活化，得到所述MOFs@PFs复合材料。

进一步地，步骤(1)中，所述原木纸浆纸与蒸馏水的质量比为1:100～500。

进一步地，步骤(1)中，所述MOFs粉末材料的加入量为原木纸浆纸与MOFs粉末材料的总质量的33％～80％。

进一步地，步骤(1)中，所述搅拌均是在室温下搅拌0.5～5h。

进一步地，步骤(1)中，所述MOFs粉末材料包括MIL-100(Fe)晶体粉末材料。

更进一步地，步骤(1)中，所述MIL-100(Fe)晶体粉末材料在使用前于80～150℃烘干，并于150～250℃真空干燥活化6～8h。

进一步地，步骤(1)中，所述原木纸浆纸在使用前用双氧水进行预处理，预处理步骤为：