[发明专利]一种利用混合配体合成金属有机骨架UiO-66吸附剂的制备方法

说明书

本发明提供一种利用混合配体合成金属有机骨架UiO‑66吸附剂的制备方法，将锆源和调节剂混合后溶解于溶剂中得到溶液A，将一定比例的2‑氨基对苯二甲酸与对苯二甲酸与溶剂溶解均匀后得到混合配体溶液B，将溶液A匀速滴加至溶液B中得到溶液C，将溶液C注入到具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中在100℃‑160℃晶化18h‑24h，反应后经过处理得到目标产物，通过XRD分析证明得到的产物为UiO‑66吸附剂材料。本发明吸附剂材料制备方法简单；使用混合配体得到的UiO‑66吸附剂仍然具有良好的化学和热稳定性；较大幅度的提高了其对氢气的吸附能力，对氢气的吸附分离和储存提供了更为有效的处理方法和研究方向。

技术领域

本发明属于金属有机骨架吸附材料技术领域，具体涉及一种利用混合配体合成金属有机骨架UiO-66吸附剂的制备方法。

背景技术

当前，人类社会的可持续发展面临着日趋严重的化石能源枯竭和环境污染的双重压力，氢能作为一种可再生新能源为这一问题提供了新的解决方案，而利用吸附法进行物质吸附或储存已有漫长的历史，吸附剂是高效能吸附处理过程的关键因素。金属有机骨架作为一类独特的多孔材料，由于具有高比表面积、孔径可调以及多种拓扑结构等优势已经越来越多的被应用于气体分离、气体吸附等领域。它们由有机配体和金属离子构成配位键。有机配体可以构建出具有均匀孔径的多孔结构，使MOFs对气体的吸附具有更高的吸附容量；而可调节的孔结构大小及其表面性质改性可使其选择性的吸附某种气体。O.M.Yaghi等人测试了MOF-5的氢气吸附性能，结果显示，77K、1bar下的氢气吸附量为1.3wt％，同时，他们又报道了IRMOF-8、IRMOF-11、IRMOF-18及MOF-177在77K、1bar条件下的氢气吸附量为1.5wt％、1.62wt％、0.89wt％、1.25wt％。2006年，Yaghi等人报道了MOF-74在77K、1atm条件下的氢气吸附量为1.77wt％，77k、26bar条件下的氢气吸附量为2.3wt％，同年他们又报道了HKUST-1在77K、1atm条件下的氢气吸附量为2.44wt％。尽管，利用MOFs材料吸附氢气的能力不断提高，以上MOFs材料的化学和水热稳定性差，不耐酸、不耐碱等缺陷限制了MOFs在吸附氢气方面的应用。2008年，LeleRuu等人第一次合成出Zr-MOF(UiO-66)，是目前金属有机骨架(MOFs)中热稳定性最好的材料之一，能在500℃下保持稳定，有研究报道称UiO-66在77K和0.1MPa时的氢气吸附量为1.6wt％，虽然MOFs中有部分材料的氢气吸附能力优于UiO-66，但UiO-66由于具有良好的热稳定性和化学稳定性而具有广阔的潜在应用前景。综上所述，目前UiO-66的制备方法得到的材料没有达到理想的氢气吸附量，本领域亟需一种不改变其化学和水热稳定性的新UiO-66的制备方法。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种混合配体合成金属有机骨架UiO-66吸附剂的制备方法

本发明的技术方案：

一种利用混合配体合成金属有机骨架UiO-66吸附剂的制备方法，步骤如下：

(1)将锆源和调节剂溶解于溶剂中，得到混合溶液A；其中，锆源与调节剂的摩尔比为1:30；所述的锆源为氯化锆、硫酸锆或乙酸锆；所述的调节剂为甲酸、乙酸或苯甲酸；所述的溶剂为乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或乙二醇中的一种或两种以上混合；

(2)将混合配体溶解于溶剂中，得到溶液B；混合配体为带有-NH₂官能团的有机配体与对苯二甲酸混合；所述的带有-NH₂官能团的有机配体为2-氨基对苯二甲酸或2,5-二氨基对苯二甲酸，带有-NH₂官能团的有机配体与对苯二甲酸二者的摩尔比为0.05-1.5：1；

(3)将溶液B置于水浴锅中，室温恒速搅拌，并将溶液A逐滴匀速滴加于溶液B中，得到溶液C；其中，控制锆源与混合配体的摩尔比为0.1-2：1；