[发明专利]一种基于+2价金属MIL-53微孔材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于+2价金属MIL‑53微孔材料及其制备方法和应用，所述微孔材料的化学组成为：[Mn₂(BDC)₂(bpdo)·(DMF)₂]∞，式中，BDC为对苯二甲酸，bpdo为4,4’‑联吡啶氮氧化物，DMF为N,N’‑二甲基甲酰胺。上述微孔材料的制备方法如下：S1：将Mn(NO₃)₂溶液、对苯二甲酸H₂BDC、bpdo混合搅拌溶于溶剂中，然后于密闭环境中在120～150℃条件下加热反应10～12 h，冷却、过滤、干燥；S2：将S1所得反应产物在真空条件下，于150～160℃的油浴温度加热6～8 h即得所述基于+2价金属MIL‑53微孔材料。本发明提供的微孔材料适用于吸附环境中如水和空气中微量或痕量的BTEX残余物，本发明提供的制备方法步骤简单，原料成本低廉，可重复性强，可以实现批量制备。

技术领域

本发明涉及微孔材料领域，具体地，涉及一种基于+2价金属MIL-53微孔材料及其制备方法。

背景技术

苯(benzene)、甲苯(toluene)、乙苯(ethylbenzene, EB)以及二甲苯(xylene)的三种异构体(包括邻位ortho-xylene, OX；间位meta-xylene, MX和对位para-xylene，PX)统称为BTEX。BTEX是石油中最常见的几种芳香族化合物，它们构成了原油和石油产品中溶解性最强、流动性最高的部分。它们在石油中的浓度决定了石油的密度、粘度、闪点、分散性、乳化稳定性、溶解性等物理化学性质。在BTEX中，苯是石油化工基本原料之一，以苯为原料的化工产品主要有苯乙烯、环己烷、苯酚、氯化苯、硝基苯、烷基苯、顺酐等，因此在合成橡胶、合成树脂、合成纤维、医药、农药、炸药和染料等领域得到了广泛的应用。苯的生产技术水平和产量已经成为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。苯的生产方法主要有六种，包括催化重整、裂解汽油、甲苯歧化、甲苯加氢脱烷基化、或从焦碳炉轻油和煤焦油中提取。目前全球苯的年消费量已超过5000万吨，随着经济的发展，我国苯的年消费量占全球的比重已超过10％。甲苯、乙苯和二甲苯也主要从原油的石油化工过程中制造。甲苯与苯的性质相似，但活性更高，易于发生氯化、硝化和磺化等取代反应，是染料工业的主要原料，同时也可作为涂料、橡胶等的溶剂，此外在炼油工业中甲苯是提高汽油辛烷值的掺合剂。乙苯是制作苯乙烯的原料，而苯乙烯是制作聚苯乙烯、丁苯橡胶的原料。二甲苯广泛用作颜料、油漆等的稀释剂，印刷、橡胶、皮革工业的溶剂，清洁剂和去油污剂，化学工厂和合成纤维工业的原材料和中间物质，以及织物、纸张的涂料和浸渍料，同是也是航空燃料的一种成份。

由于BTEX的广泛用途和它们自身的易挥发性，在生产、运输、储存、使用以及与石油相关的废物处理过程中，BTEX会进入空气、土壤、沉积物和地下水中，造成空气和水源的污染。这种污染有些是无法避免的，比如由于它们的高挥发性，在生产和使用过程中通过机械排风和通风设备排入大气而造成污染；另外一些则属于安全事故，例如近年来多起大型运输船舶在石油运输过程中的泄漏事故，造成大面积的海洋污染并导致受害地区生态环境的破坏；此外运输管道和储存罐的破损以及化工废料的不合适处理也会造成严重的环境污染。在BTEX的六种化合物中，苯被国际癌症研究中心确认为高毒致癌物质，且苯中毒对人类的损害不可逆，接触损害停止以后，损害还可能进一步发展。急性苯中毒主要对中枢神经系统产生麻醉作用，出现昏迷和肌肉抽搐；高浓度的苯对皮肤有刺激作用，慢性毒作用主要是苯及代谢产物酚类导致造血系统损害。甲苯、乙苯和二甲苯同样对中枢神经系统有麻醉作用、对呼吸道和皮肤产生刺激作用，但毒性比苯低。BTEX的中毒主要是经呼吸道吸入蒸气或皮肤接触而引起的中毒，利用吸附的方法降低或去除空气中的BTEX蒸气是一个有效的途径。

常用的吸附剂是活性碳和粘土，对于化工生产过程中产生的蒸气则可以通过活性碳床吸附或者燃烧待排放气体以降低BTEX的排放量。传统的吸附剂如活性碳、粘土等对BTEX蒸气的吸附主要基于吸附剂的高比表面积，通过化学改性的方法可以进一步提高它们的吸附性能。但由于吸附是以物理吸附的方式进行的，吸附剂和被吸附的物质之间的结合力较弱（范德华力或者静电吸引力）、吸附的选择性较差。