[发明专利]一种钙基金属有机骨架材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种钙基金属有机骨架材料的制备方法及其应用，其制备方法包括如下步骤：将适量的钙基金属、4,4'‑磺酰基二苯甲酸、乙醇加入到聚四氟乙烯内衬的反应釜；将上述原料在反应釜中混合均匀；混合均匀的原料在反应釜中密封，并在烘箱中反应设定时间；反应结束后恢复至室温，然后将反应后的物料进行离心分离得到白色固体；将白色固体用乙醇溶液进行洗涤；将洗涤后的物料在真空干燥箱中进行干燥制得所述钙基金属有机骨架材料。本发明的方法制得的钙基金属有机骨架材料Ca‑MOF在低浓度下的分离选择性优异，其混合动力学穿透实验证明Ca‑MOF可以完全分离SF₆/N₂(SF₆：N₂＝10：90)混合物，且本材料具有较高的热稳定性和可再生性,以及良好的空气稳定性。

技术领域

本发明涉及金属骨架材料技术领域，特别是涉及一种钙基金属有机骨架材料的制备方法及其应用。

背景技术

大气污染与人们的生活息息相关，常见的温室气体为二氧化碳 (CO₂)、甲烷(CH₄)。除此之外，氢氟碳化合物(HCFs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF₆)也是温室气体，而且引起温室效应的能力非常强。全球变暖已成为制约人类经济社会可持续发展的重要障碍，而控制污染物和温室气体排放则是治理全球变暖的重要手段。在六种温室气体中，CO₂在大气中的含量最高，但六氟化硫在大气中的寿命长达3200年之久，因此更需要我们加以控制。当前SF₆气体主要用于电力工业中，六氟化硫气体用于各种类型的电气设备作为绝缘和灭弧，同时也是气体绝缘变电站和断路器中广泛使用的制冷剂气体。纯的六氟化硫在室温20℃，2Mpa的压力就可使其液化，若是六氟化硫和氮气混合(SF₆:N₂＝10:90)，则需在20Mpa的压力下才可液化。所以，需要研发出SF₆/N₂的高效分离手段以控制六氟化硫气体的排放，减少温室效应的影响，提高六氟化硫的利用率。为此本发明从金属骨架材料入手，研发出一种能够在低浓度下高效分离SF₆/N₂混合气体的金属骨架材料。

发明内容

为此，本发明要解决的技术问题是克服现有技术中分离SF₆/N₂混合气体存在的上述不足，进而提供一种钙基金属有机骨架材料的制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钙基金属有机骨架材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1：将适量的钙基金属、4,4'-磺酰基二苯甲酸、乙醇加入到聚四氟乙烯内衬的反应釜；

S2：将上述原料在反应釜中混合均匀；

S3：步骤S2中混合均匀的原料在反应釜中密封，并在烘箱中反应设定时间；

S4：反应结束后恢复至室温，然后将反应后的物料进行离心分离得到白色固体；

S5：将步骤S4中得到的白色固体用乙醇溶液进行洗涤；

S6：将步骤S5中洗涤后的物料在真空干燥箱中进行干燥制得所述钙基金属有机骨架材料。

优选的，所述步骤S1中的所述钙基金属为氯化钙，所述氯化钙与所述4,4'-磺酰基二苯甲酸的重量比为(0.2-0.45):1。

优选的，所述步骤S2采用超声3小时以使物料混合均匀。

优选的，所述步骤S3中烘箱的温度为440-460K；反应设定时间为96-100小时。

优选的，所述步骤S4中得到的白色固体用新鲜乙醇洗涤两次以上。

优选的，所述步骤S6中真空干燥箱的设定温度为373-393K。