[发明专利]一种IL@MOFs复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及纳米多孔材料技术领域，具体地说，是一种IL@MOFs复合材料及其制备方法与应用，该方法用有机配体和金属盐制得MIL‑101(Cr)；用阳离子供体和阴离子制得[BOHmim]Cl；将MIL‑101(Cr)真空活化脱气，加入到溶有[BOHmim]Cl的甲醇溶液中，在室温开放气氛条件下磁力搅拌一定时间，进行真空常压切换，直至无气泡产生；蒸干甲醇，干燥，即得所述IL@MOFs复合材料。该IL@MOFs复合材料对SO₂的吸附容量高，选择性强，可以实现对痕量SO₂的深度和选择性去除，具有良好的稳定性，抗SO₂腐蚀。

技术领域

本发明涉及纳米多孔材料技术领域，具体地说，是一种IL@MOFs复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

酸性气体二氧化硫(SO₂)是一种有刺激性、腐蚀性和剧毒的气体，主要来自化石燃料的燃烧，随着社会经济的发展，二氧化硫排放大幅增加，对人体健康和环境构成威胁。目前，各种脱硫技术被开发用于脱除烟气和天然气中的SO₂，如采用石灰石，氨及液体吸附剂进行洗涤，但这些技术对SO₂的捕获效率较低，同时洗涤后含有硫的液体腐蚀管道，导致治理成本高，并产生二次污染物；干式吸附技术如采用沸石，活性炭和金属氧化物等多孔材料来吸附SO₂可以避免溶剂消耗，但是存在吸附量低、再生能耗高、使用寿命短等缺点。因此，有必要开发新型吸附剂，能够选择性地从烟气和其他含SO₂气体中去除SO₂。

MOFs是一种新型的功能化材料，具有高比表面积、可设计性和可调性等特点，在SO₂吸附分离领域受到广泛关注。然而，由于SO₂的腐蚀性，会破坏MOF中有机配体与金属中心之间的配位键，导致MOFs材料塌陷。同时离子液体(ILs)具有独特的物理化学性质，如低蒸气压、高稳定性和可调性等优点，也被广泛应用于吸附SO₂研究。但是因为IL的粘度高，存在质量传递和热量传递等问题，限制了其工业应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MOFs复合材料及其制备方法与应用，该方法采用MOFs材料做载体来分散IL，制备的复合材料对SO₂具有优异的吸附能力。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

一种IL@MOFs复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：将摩尔比为1:1的有机配体和金属盐溶于去离子水中，充分溶解混合均匀后装入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在200～220℃下反应18～20h，缓慢冷却至室温，收集固体产物依次用DMF、水和甲醇多次洗涤，放入真空干燥箱干燥，制得绿色固体产物MIL-101(Cr)；

所述有机配体包括对苯二甲酸；

所述金属盐包括九水合硝酸铬。

S2：将摩尔比为1:(1～1.2)的阳离子供体和阴离子供体在惰性气氛中混合，在80～90℃下充分反应48～72h，反应结束后，产物用乙酸乙酯多次洗涤，真空条件下80～100℃干燥12～24h，制得纯化的[BOHmim]Cl；

所述阳离子供体包括N-甲基咪唑；

所述阴离子供体包括4-氯-1-丁醇。

S3：将S1所述MIL-101(Cr)在80～100℃下真空活化脱气后，加入到溶有S2所述[BOHmim]Cl的甲醇溶液中，在室温开放气氛条件下磁力搅拌1～4h，用真空泵迅速进行真空常压切换，直至无气泡产生；

所述MIL-101(Cr)与[BOHmim]Cl的质量比为1:(2～3)。

S4：将S3产物蒸干甲醇溶液，在80～120℃的真空烘箱中干燥12～24h，即得所述IL@MOFs复合材料。