[发明专利]金属-有机材料挤出物、制造方法和使用方法

说明书

本公开涉及包括金属‑有机骨架材料和聚合物粘合剂的组合物。所述组合物可具有大约2.5磅力或更高的压碎强度。本公开还涉及生产金属‑有机骨架挤出物的方法。方法可包括混合金属‑有机骨架材料、聚合物粘合剂和任选溶剂以形成混合物。所述方法还可包括挤出所述混合物以形成金属‑有机骨架挤出物。

技术领域

本公开涉及金属-有机材料挤出物，尤其是包括聚合物粘合剂的具有改进的机械强度的挤出物。本公开还涉及制造金属-有机材料挤出物的方法和使用方法。

背景技术

表现出由孔隙或通道界定的大的内表面积的材料对于在催化、吸收和/或吸附技术、离子交换、色谱法、物质的储存和/或吸取等中的应用很有意义。

在制造微孔和/或介孔活性材料的许多不同策略中，使用金属离子和分子有机结构单元形成金属-有机骨架(MOFs)特别有利。MOF材料提供许多优点，包括：(i)可以实现比目前使用的沸石更大的孔径；(ii)内表面积大于目前使用的多孔材料；(iii)孔径和/或通道结构可在大范围内定制；和/或(iv)内表面的有机骨架组分可容易地官能化。

MOFs是杂合材料，由配位到自组装形成配位网络的多位点(multi-topic)有机连接体(organic linkers)上的金属离子或簇组成。这些材料在许多不同的应用中具有广泛的潜在用途，包括气体储存、气体分离、催化、传感、环境修复等。在许多这些应用中，经常使用成型粒子以避免反应器床中的大压降或简化材料处理。材料的成型可体现为各种形式，如挤出物、环、丸粒、球体等。为了减少在运输过程中或在应用过程中的细粒生成，成型粒子必须具有足够的机械强度以承受由工艺条件或由催化剂床的重量施加的压力生成的压缩力。

由于一些MOFs的相对机械不稳定性，将MOF成型的尝试已经1)降低该材料的结晶度和孔隙率，2)缺乏足够的机械强度来满足给定应用所需的规格，和/或3)涉及过高的粘合剂百分比(降低了成型体中的活性材料的量)。另外，包括水在内的液体试剂的使用可能导致不包括粘合剂的MOFs中的机械强度的损失。

需要具有改进的机械强度而没有降低的MOF结晶度或孔隙率并且不需要高粘合剂百分比的MOF挤出物。

发明内容

本公开涉及包括金属-有机骨架材料和聚合物粘合剂的组合物。所述组合物可具有大约2.5磅力或更高的压碎强度。本公开还涉及生产金属-有机骨架挤出物的方法。方法可包括混合金属-有机骨架材料、聚合物粘合剂和任选溶剂以形成混合物。所述方法还可包括挤出所述混合物以形成金属-有机骨架挤出物。

附图简要说明

图1是图示说明HKUST-1—包括铜和1,3,5-苯三甲酸的MOF的N₂吸附和XRD数据的曲线图。

图2是图示说明UiO-66—包括[Zr₆O₄(OH)₄]和1,4-苯二甲酸的MOF的N₂吸附和XRD数据的曲线图。

图3是图示说明ZIF-8—包括锌和咪唑的MOF的N₂吸附和XRD数据的曲线图。

图4是图示说明MIL-100(Fe)—包括铁和1,3,5-苯三甲酸的MOF的N₂吸附和XRD数据的曲线图。

图5是图示说明ZIF-7—包括锌和咪唑的MOF的CO₂吸附和XRD数据的曲线图。

具体实施方式