[发明专利]一种复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种复合材料及其制备方法和用途，所述复合材料具有核壳结构，核层为多孔材料，壳层为高分子聚合物；所述多孔材料选自MOFs、多孔氧化物、沸石和活性炭中的一种或多种。本发明提供一种包裹有高分子聚合物的多孔材料，表面高分子不会使多孔材料本身丧失其本身的性质，例如结晶性、孔道性质，还提高了机械稳定性和化学稳性。通过异相沉积法将高分子包裹在多孔材料表面，这种方法制备方法，不仅快速，而且在高分包覆率高且均一。

技术领域

本发明涉及多孔材料领域，特别是涉及一种多孔材料的改性方法。

背景技术

多孔材料是具有孔(腔，通道或空隙)的材料。这种20世纪发展起来的崭新材料体系，其显著特点是具有规则排列、大小可调的孔道结构及高的比表面积和大的吸附容量，多孔材料的特性随孔的大小，排列和形状以及孔隙率(总孔体积相对于材料表观体积的比)和材料本身的组成而异。目前常见的多孔材料有沸石、活性炭、多孔氧化物、金属有机框架(MOF)等。这些材料在大分子催化、气体吸附与分离、纳米材料组装及生物化学等众多领域具有广泛的应用前景。这些应用将会对工业应用和人们的日常生活产生深远的影响。

但是许多新兴的多孔材料，例如MOF、COF等的机械稳定性和化学稳定性较差。同时，由于大部分多孔材料具有刚性的结构，使得它们颗粒间作用力较弱，成型加工较为困难。这些挑战极大阻碍了新型多孔材料在工业中的广泛应用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复合材料及其制备方法和用途，用于改善和解决现有技术中多孔材料的机械、化学稳定性较差以及成型困难的问题，以促进多孔材料的工业化应用。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。

本发明提供一种复合材料，所述复合材料为核壳结构，核层为多孔材料，壳层为高分子聚合物；所述多孔材料选自MOFs、多孔氧化物、沸石和活性炭中的一种或多种。

优选地，所述高分子聚合物选自聚酰亚胺、5,5'-四羟基-3,3,3',3'-四甲基螺双茚满和四氟对苯二甲腈的共聚物(简写为PIM-1)、聚砜(简写为PSF)、聚苯乙烯(简写为PS)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酰胺和聚醚胺中的一种或多种的组合。

更优选地，所述聚酰亚胺选自4,4'-羟基二邻苯二甲酸酐和2,4,6-三甲基-1,3-苯二胺的共聚物(简写为ODPA-DAM)、4,4'-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐和2,4,6-三甲基-1,3-苯二胺的共聚物(简写为6FDA-DAM)、4,4'-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐和2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二胺的共聚物(简写为6FDA-durene)和4,4'-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐和4,4'-二氨基二苯砜的共聚物(简写为6FDA-DDS)中的一种或多种。

优选地，所述多孔氧化物选自多孔二氧化硅和多孔氧化铝中的一种或两种。

优选地，所述MOFs中的配体包括有机配体和/或无机配体，所述有机配体选自羧酸类配体和/或氮杂环类配体，所述无机配体选自六氟硅酸根离子和/或五氟氧铌根离子。

优选地，所述MOFs选自MOF-801、UiO-66-NH₂、UiO-66,UiO-67、HKUST-1、UiO-66、UiO-67、ZIF-90、ZIF-8、MIL-53(Al)、MIL-53(Fe)、MIL-53(Cr)、MIL-101(Cr)、MIL-101(Al)、MIL-101(Fe)、MIL-68(In)、MIL-88(Al)、MIL-125、ZIF-7、ZIF-8、ZIF-9、ZIF-11、UMCM-1、MOF-46、BiO-MOF-1、BiO-MOF-11、BiO-MOF-12、BiO-MOF-13、BiO-MOF-14、Zn₂(Atz)₂、DMOF-1、MAF-66、CPF-13、ZnF(Am2TAZ)、CAU-1、IRMOF-3、ZIF-96和MOF-74中的一种或多种的组合。