[发明专利]一种EG/功能化MIL-101复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种EG/功能化MIL‑101复合材料及其制备方法和应用，步骤包括：将功能化的2,5二羟基对苯二甲酸、九水硝酸铬、2‑甲基咪唑及去离子水超声混合，获得功能化MIL‑101前驱体溶液；c)将EG与功能化MIL‑101前驱体溶液搅拌混合，放入聚四氟乙烯水热反应釜反应，再于150‑170℃保温18‑24h，然后纯化干燥获得EG/功能化MIL‑101复合材料。本发明提供的EG/功能化MIL‑101复合材料对苯、甲苯及邻二甲苯均具有较好的吸附性。

技术领域

本发明属于新型碳材料领域，具体涉及一种EG/功能化MIL-101复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

苯气体是一种具有强烈致癌性的典型挥发性有机化合物，长期暴露在含苯气体的空气中，人和动物吸入或皮肤接触，会引起急性和慢性苯中毒，引发癌症或一系列的血液病。苯气体的去除主要有吸附、催化氧化、冷凝与膜分离等技术，其中吸附法被认为是去除苯的最具成本效益和环境友好的技术之一，特别是在低浓度时，凸显出稳定去除的优点。

多孔材料MIL-101具有三种孔结构，分别是微孔(0.96nm)和中孔(2.9nm和3.4nm)，其中微孔数量占主导地位，对挥发性有机化合物具有较强的吸附效果。MIL-101是两亲的多孔固体，在吸附系统中存在水蒸气的情况下，H₂O分子优先吸附在亲水性中心。水分子的普遍存在使得MIL-101对苯气体的吸附存在竞争吸附和易于饱和的问题。EG(膨胀石墨)是一种良好的有机大分子吸附剂，其孔结构以微米级网状疏松大孔为主，具有优异的孔容和良好的通透性，在处理小分子污染物时受到限制。

本发明以大孔结构的EG为载体，通过对MIL-101进行非极性丙基修饰，在MIL-101表面嫁接具有一定链长的烷基官能团，采用水热合成的方法制备具有多级孔道结构的EG/功能化MIL-101复合材料。一方面，复合材料保持了EG的微米级大孔结构，另一方面，具有纳米级孔结构且富含非极性烷基官能团的MIL-101负载于EG的表面，从而实现对苯气体的选择性吸附。本发明在处理苯气体时具有易于获得、高效、低成本、低污染的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一种EG/功能化MIL-101复合材料及其制备方法和应用。EG/功能化MIL-101复合材料保留了EG的微米级大孔结构，使得功能化MIL-101的孔容得到扩展且提供了良好的气体传输通道，提高了苯气体的吸附量。同时，具有丰富纳米孔结构且富含非极性烷基官能团的功能化MIL-101负载在EG表面，实现了对苯气体的选择性吸附。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种EG/功能化MIL-101复合材料，所述复合材料是以EG为载体，在含有功能化的2,5二羟基对苯二甲酸、九水硝酸铬和2-甲基咪唑的水溶液中，通过水热法制得，其中功能化的2,5二羟基对苯二甲酸的通式为

如上所述的EG/功能化MIL-101复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a.将2,5二羟基对苯二甲酸、浓硫酸、甲醇按摩尔比1:2.5-4:100-130混合，70℃-90℃下搅拌8h-10h，制得A，A为

b.将A、R-X、碳酸钾、N,N二甲基甲酰胺按摩尔比1:2-4：4-6：90-120，70℃-90℃下搅拌8h-10h，制得B，B为其中X为卤素，R为乙基或丙基中的一种。

c.将B、1±0.2M的NaOH溶液和四氢呋喃充分混合，其中B、NaOH和四氢呋喃的摩尔比为1:4-8:120-150，60℃-80℃搅拌8h-10h，制得C，C为

d.将1±0.2M的HCl逐滴加入C中，调pH至2-4，制得D，D为