CN112341633A - 一种气体高吸附性的MOFs材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及金属有机骨架材料技术领域，具体公开一种气体高吸附性的MOFs材料及其制备方法和应用。所述MOFs材料由化学式1、化学式2和锌盐在溶剂中的反应产物，其中化学式1和化学式2具有特定的结构，其中所述的锌盐为醋酸锌。本发明通过使用特定的配体和金属盐制备得到的MOFs材料具有优异的气体吸附性能。本发明工艺简单、成本低廉、化学组分易于控制、重复性好且产量高，分离CO2和N2的混合气体选择性高。

Description

一种气体高吸附性的MOFs材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明主要涉及金属有机骨架材料技术领域，更具体地说，涉及一种气体高吸附性的MOFs材料及其制备方法和应用。
背景技术
MOFs材料是一种多孔材料，在气体的吸附分离及废水处理和储氢材料方面有非常好的应用前景，同时，MOFs材料含有功能化的配体和金属离子，而具有多功能的特点。设计、合成新型的MOFs材料是无机化学家、材料科学家研究的热点领域之一。然而现有技术中大部分的MOFs材料无法满足不同种类气体吸附性能的要求，同时针对于某一种气体的选择吸附性能也较差，导致MOFs材料在气体分离方面的应用受到限制，因此开发一种具有高气体吸附性能且有选择吸附性能的MOFs材料是非常有必要的。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有技术中的MOFs材料气体吸附性能较差、选择吸附性能较差的问题，本发明提供一种气体高吸附性的MOFs材料及其制备方法和应用，通过设计特定的有机配体和金属盐获得具有优异气体吸附性能和选择吸附性能的MOFs材料。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料，所述MOFs材料由化学式1、化学式2和锌盐在溶剂中的反应产物：
化学式1：
Figure BDA0002806544730000011
和/或
Figure BDA0002806544730000012
在化学式1中，X1为C(R1)或N，X2为C(R2)(R3)或N(R4)，X3为C(R5)(R6)或N(R7)，X4为C(R8)(R9)或N(R10)，
化学式2：
Figure BDA0002806544730000021
在化学式1和化学式2中，R1～R14相同或不同且各自独立地为H或C1～C10烷基或羧基或氨基或羟基或卤素；其中所述的锌盐为醋酸锌。
优选地，所述MOFs材料由苯均四酸、5-氨基四氮唑和锌盐在溶剂中的反应产物，其中所述的锌盐为醋酸锌。
优选地，所述MOFs材料的单体分子的分子式为C8H18N15Zn2O9，分子量为599.15，配位式为[Zn2(HATZ)(ATZ)2(PMA)0.5]·(H2O)5，HATZ为5-氨基四氮唑，PMA为苯均四酸。
优选地，所述MOFs材料的晶体结构数据为：
表1、[Zn2(HATZ)(ATZ)2(PMA)0.5]·(H2O)5的晶体学参数
Figure BDA0002806544730000022
优选地，所述MOFs材料的晶体结构的键长键角数据为：
表2、[Zn2(HATZ)(ATZ)2(PMA)0.5]·(H2O)5的部分键长
Figure BDA0002806544730000031
和键角(°)
Figure BDA0002806544730000032
对称操作:(A)-x+3/2,y+1/2,z。
本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料的制备方法，所述MOFs材料为以上任一项所述的MOFs材料，将苯均四酸、5-氨基四氮唑和醋酸锌置于溶剂中，对该体系进行混匀加热反应，所述溶剂为25℃下电阻率不小于18MΩ*cm的水。
优选地，所述苯均四酸、5-氨基四氮唑和Zn(CH3COO)2加入的摩尔比为：1：1：(1～4)。
优选地，所述醋酸锌为Zn(CH3COO)2·2H2O。
优选地，其具体制备过程为：将5-氨基四氮唑、分析纯苯均四酸和Zn(CH3COO)2·2H2O置于反应釜中，加入水进行搅拌溶解，然后加入NaOH，搅拌后在170℃下反应72h，加热后冷却至室温，制得所述MOFs材料。
本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料的应用，所述MOFs材料为以上任一项所述的MOFs材料，将所述MOFs材料用于吸附CO2和/或N2和/或C2H4和/或CH4和/或C2H2。
本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料的应用，所述MOFs材料为以上任一项所述的MOFs材料，将所述MOFs材料用于选择分离CO2。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料，所述MOFs材料由化学式1、化学式2和锌盐在溶剂中的反应产物：
化学式1：
Figure BDA0002806544730000033
和/或
Figure BDA0002806544730000034
在化学式1中，X1为C(R1)或N，X2为C(R2)(R3)或N(R4)，X3为C(R5)(R6)或N(R7)，X4为C(R8)(R9)或N(R10)，
化学式2：
Figure BDA0002806544730000041
在化学式1和化学式2中，R1～R14相同或不同且各自独立地为H或C1～C10烷基或羧基或氨基或羟基或卤素，其中所述的锌盐为醋酸锌；本发明通过使用特定的配体和金属盐制备得到的MOFs材料具有优异的气体吸附性能和选择吸附性能。
(2)本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料，所述MOFs材料由苯均四酸、5-氨基四氮唑和锌盐在溶剂中的反应产物，其中所述的锌盐为醋酸锌；通过设计有机配体和金属盐分别为苯均四酸、5-氨基四氮唑和醋酸锌，获得了具有优异气体吸附性能和选择吸附性能的MOFs材料，该MOFs材料的每个晶胞单元
Figure BDA0002806544730000042
中溶剂可通过的体积为
Figure BDA0002806544730000043
孔隙率为48.7％。
(3)本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料的应用，将所述MOFs材料用于吸附CO2，在298.15K温度下对CO2吸附量可达到1.290mmol/g，和/或用于吸附N2，在298.15K温度下对N2吸附量可达到0.133mmol/g，和/或用于吸附C2H4，在298.15K温度下对N2吸附量可达到1.066mmol/g，和/或用于吸附CH4，在298.15K温度下对N2吸附量可达到0.467mmol/g，和/或用于吸附C2H2，在298.15K温度下对N2吸附量可达到1.717mmol/g，该MOFs材料对CO2、C2H4、N2、CH4和C2H2等气体显示出优异的吸附性能，在吸附气体中具有广阔的应用。
(4)本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料的应用，将所述MOFs材料用于选择分离CO2；该MOFs材料可以高选择性吸附CO2，在298K和273K下，体积比为15：85的CO2和N2的二元混合气体中对CO2选择性系数S分别为118和145。
附图说明
图1为本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料的结构图(30％的椭球率，对称码：(A)-x+3/2，y+1/2，z；(B)-x，+y，1/2-z；(C)+x，1-y，1-z；(D)1-x，+y，+z；(E)1-x，1-y，1-z)。
图2为本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料的BET测试曲线，内插图为孔径分布图。
图3为本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料对N2、CH4的吸附曲线。
图4为本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料对C2H2、C2H4的吸附曲线。
图5为本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料对CO2的吸附曲线
图6为本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料在298K、1bar条件下对CO2的吸附和脱附循环曲线。
图7为本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料的吸附原理图。
图8为本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料对CO2、CH4和N2在298K下的吸附等温线。
图9为本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料在298K下对CO2/N2和CO2/CH4二元混合气体中的CO2的吸附选择性。
图10为本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料对CO2、CH4和N2在273K下的吸附等温线。
图11为本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料在273K下对CO2/N2和CO2/CH4二元混合气体中的CO2的吸附选择性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
本实施例的一种气体高吸附性的MOFs材料，如图1所示，其单体分子的分子式为C8H18N15Zn2O9，分子量为599.15，配位式为[Zn2(HATZ)(ATZ)2(PMA)0.5]·(H2O)5，HATZ为5-氨基四氮唑，PMA为苯均四酸；晶体结构数据见表一，部分键长键角数据见表二；该该MOFs材料的每个晶胞单元
Figure BDA0002806544730000051
中溶剂可通过的体积为
Figure BDA0002806544730000052
孔隙率为48.7％。
本实施例还提供一种气体高吸附性的MOFs材料的制备方法，具体如下：
称取分析纯5-氨基四氮唑(0.5mmol,0.043g)、分析纯苯均四酸(0.25mmol,0.064g)和分析纯Zn(CH3COO)2·2H2O(0.5mmol,0.110g)置于20mL反应釜中，加入10mL超纯水进行搅拌溶解，然后加入分析纯NaOH(1.5mmol,0.060g)，室温下搅拌30min后放入170℃烘箱反应72个小时，之后取出缓慢冷却至室温。过滤反应溶液并用超纯水洗涤三次，得到透明块状晶体，产量0.041g，产率48.18％(基于HATZ)。通过单晶衍射仪测定[Zn2(HATZ)(ATZ)2(PMA)0.5]·(H2O)5的结构，晶体结构数据见表一，部分键长键角数据见表二。
如图2所示，为了探究本实施例的MOFs材料孔结构的稳定性，对其进行了BET测试，即N2在77K下的吸附情况。结果表明，本实施例的一种气体高吸附性的MOFs材料在1atm下对N2的吸附量达到116.0cm3/g，比表面积为354.63m2/g，微孔孔容0.178cm3/g，孔径为0.5-0.9nm，属于典型的物理吸附，表明了本实施例的MOFs材料属于微孔材料。
为了研究本实施例的一种气体高吸附性的MOFs材料对各气体的吸附性能，分别对CO2、C2H4、N2、CH4和C2H2气体进行吸附等温曲线测试：
如图3所示，在273.15K和298.15K温度下对N2的吸附量可以达到0.302mmol/g和0.133mmol/g；图4示出了在298.15K下，本实施例的MOFs材料对C2H2和C2H4的吸附等温曲线，结果表明其吸附量分别为1.717mmol/g和1.066mmol/g；图5示出了在273.15K和298.15K下，本实施例的MOFs材料对CO2的吸附等温曲线，结果表明其吸附量分别为2.117mmol/g和1.290mmol/g。由此可见，本发明的一种气体高吸附性的MOFs材料对CO2、C2H4、N2、CH4和C2H2气体均体现出优异的吸附性能。
另外，如图6所示，本实施例的MOFs材料除了具有优异的吸附性能，还具备优异的循环稳定性能，本实施例还对CO2的吸附脱附循环稳定性做了测试，结果表明，在11次吸-脱附循环之后，对CO2的吸附量基本保持不变，因此本发明的MOFs材料[Zn2(HATZ)(ATZ)2(PMA)0.5]·(H2O)5可以作为一种廉价稳定的CO2吸附材料。
如图7所示，在本实施例中，为了探究该MOFs材料对各气体的吸附机理，采用量子化学的方法研究了个气体分子在MOFs材料骨架中的吸附位点，并计算其吸附能。具体计算方法如下：
a.首先通过diamond软件利用晶体学.cif格式数据建立模型，并通过MaterialsStudio中的Dmol3模块进行分子结构优化，获得可靠的几何构型；
b.通过Materials Studio建立各类气体分子的几个构型，并利用Dmol3模块进行客体分子构型优化，获得可靠的几何构型；
c.在优化好MOF骨架和客体分子的几何构型的基础上，将客体分子放在骨架中的不同位置，并将MOF骨架进行位置固定，然后利用Dmol3模块进行分子构型优化，获得吸附客体分子后的稳定几何构型；
量子化学计算结果表明：CO2在通道中具有两类吸附位点，第一类是只与五氨基四氮唑形成相互作用的位点
Figure BDA0002806544730000061
另一类是位于苯均四酸配体之间，与苯均四酸上未配位的氧原子进行作用
Figure BDA0002806544730000062
这两类相互作用的吸附能分别为–25.556kJ·mol-1和–20.065kJ·mol-1。由此可知，第一类吸附位点是CO2在通道中与骨架相互作用的主要形式。
如图8和10所示，在本实施例中，将CO2、N2和CH4分别在298K和273K下的吸附等温曲线进行了对比，可以看到本实施例的MOFs材料吸附CO2相比于N2和CH4具有更高的吸附量，该结果与上述吸附作用机理相吻合，因此基于该吸附机理，本实施例的MOFs材料还具有优异的选择吸附性能。
如图9和11所示，本实施例使用理想吸附溶液理论(IAST)计算来评估该MOFs材料在273和298K时CO2/N2(15:85)和CO2/CH4(10:90)混合物的分离选择性，可以看到出色的CO2/N2(15:85)吸附选择性分别达到118和145，在相同条件下计算出的CO2/CH4(10:90)吸附选择性为10，在混合气体中均可以有效分离出CO2。
由此可见，本实施例的一种气体高吸附性的MOFs材料得益于其丰富的多孔结构和吸附位点，除了对CO2、C2H4、N2、CH4和C2H2等气体体现出优异的吸附性能，还对CO2、C2H2、C2H4具有一定的选择分离效果，可以做为一种气体吸附分离的功能材料。
在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。
更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、(例如各个实施例之间的)组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例，而且本发明的各个实施例之间可以根据需要进行组合。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

Claims (10)

1.一种气体高吸附性的MOFs材料，其特征在于，所述MOFs材料由化学式1、化学式2和锌盐在溶剂中的反应产物：
化学式1：
Figure FDA0002806544720000011
和/或
Figure FDA0002806544720000012
在化学式1中，X1为C(R1)或N，X2为C(R2)(R3)或N(R4)，X3为C(R5)(R6)或N(R7)，X4为C(R8)(R9)或N(R10)，
化学式2：
Figure FDA0002806544720000013
在化学式1和化学式2中，R1～R14相同或不同且各自独立地为H或C1～C10烷基或羧基或氨基或羟基或卤素；
其中所述的锌盐为醋酸锌。
2.根据权利要求1所述的一种气体高吸附性的MOFs材料，其特征在于，所述MOFs材料的单体分子的分子式为C8H18N15Zn2O9，分子量为599.15，配位式为[Zn2(HATZ)(ATZ)2(PMA)0.5]·(H2O)5，HATZ为5-氨基四氮唑，PMA为苯均四酸。
3.根据权利要求1所述的一种气体高吸附性的MOFs材料，其特征在于，所述MOFs材料的晶体结构数据为：
晶系：正交；
空间群：Cmcm；
Figure FDA0002806544720000014
26.1903(7)±1；
Figure FDA0002806544720000015
10.3349(3)±1；
Figure FDA0002806544720000016
20.6368(7)±1；
α(°)：90.00；
β(°)：90.00；
γ(°)：90.00；
Figure FDA0002806544720000021
5585.8(3)±50。
4.根据权利要求1所述的一种气体高吸附性的MOF材料，其特征在于，所述MOFs材料的晶体结构的键长键角数据为：
Figure FDA0002806544720000022
对称操作:(A)-x+3/2,y+1/2,z。
5.一种气体高吸附性的MOFs材料的制备方法，所述MOFs材料为权利要求1～4任一项所述的MOFs材料，其特征在于，将苯均四酸、5-氨基四氮唑和醋酸锌置于溶剂中，对该体系进行混匀加热反应，所述溶剂为25℃下电阻率不小于18MΩ*cm的水。
6.根据权利要求5所述的一种气体高吸附性的MOFs材料的制备方法，其特征在于，所述苯均四酸、5-氨基四氮唑和Zn(CH3COO)2加入的摩尔比为1：1：(1～4)。
7.根据权利要求5所述的一种气体高吸附性的MOFs材料的制备方法，其特征在于，所述醋酸锌为Zn(CH3COO)2·2H2O。
8.根据权利要求5所述的一种气体高吸附性的MOFs材料的制备方法，其特征在于，其具体制备过程为：将5-氨基四氮唑、分析纯苯均四酸和Zn(CH3COO)2·2H2O置于反应釜中，加入水进行搅拌溶解，然后加入NaOH，搅拌后在140～180℃下反应48～120h，加热后冷却至室温，制得所述MOFs材料。
9.一种气体高吸附性的MOFs材料的应用，其特征在于，所述MOFs材料为权利要求1～4任一项所述的MOFs材料，将所述MOFs材料用于吸附CO2和/或N2和/或C2H4和/或CH4和/或C2H2。
10.一种气体高吸附性的MOFs材料的应用，其特征在于，所述MOFs材料为权利要求1～4任一项所述的MOFs材料，将所述MOFs材料用于选择分离CO2。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113877362A (zh) * 2021-10-12 2022-01-04 西安近代化学研究所 一种氮气和接近气体的选择性吸附和分离的方法
CN114031783A (zh) * 2021-10-21 2022-02-11 西安工业大学 一种金属有机骨架材料及其制备方法和应用
CN115724705A (zh) * 2021-08-31 2023-03-03 南京理工大学 一种过渡金属粒子包覆五氨基四氮唑的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110160511A1 (en) * 2009-11-25 2011-06-30 Northwestern University Gas adsorption and gas mixture separations using porous organic polymer
CN107043392A (zh) * 2017-04-13 2017-08-15 桂林理工大学 一种荧光材料5‑氨基‑1h‑四氮唑锌配合物及合成方法
CN109705360A (zh) * 2018-12-31 2019-05-03 桂林理工大学 聚合物均苯四甲酸三核镁及合成方法
CN109721739A (zh) * 2018-12-31 2019-05-07 桂林理工大学 聚合物苯四甲酸三核锌及合成方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110160511A1 (en) * 2009-11-25 2011-06-30 Northwestern University Gas adsorption and gas mixture separations using porous organic polymer
CN107043392A (zh) * 2017-04-13 2017-08-15 桂林理工大学 一种荧光材料5‑氨基‑1h‑四氮唑锌配合物及合成方法
CN109705360A (zh) * 2018-12-31 2019-05-03 桂林理工大学 聚合物均苯四甲酸三核镁及合成方法
CN109721739A (zh) * 2018-12-31 2019-05-07 桂林理工大学 聚合物苯四甲酸三核锌及合成方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANDY DINH ET AL.: "《Isoreticular Three-Dimensional Kagome Metal-Organic Frameworks with Open-Nitrogen-Donor Pillars for Selective Gas Adsorption》", 《CRYSTAL GROWTH & DESIGN》 *
YU XIAO ET AL.: "《Highly efficient removal of As(V) from aqueous solutions using a novel octanuclear Zn(II)-based polymer: sis, structure, properties and optimization using a response surface methodology》", 《JOURNAL OF SOLID STATE CHEMISTRY》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115724705A (zh) * 2021-08-31 2023-03-03 南京理工大学 一种过渡金属粒子包覆五氨基四氮唑的制备方法
CN115724705B (zh) * 2021-08-31 2024-04-12 南京理工大学 一种过渡金属粒子包覆五氨基四氮唑的制备方法
CN113877362A (zh) * 2021-10-12 2022-01-04 西安近代化学研究所 一种氮气和接近气体的选择性吸附和分离的方法
CN113877362B (zh) * 2021-10-12 2023-09-12 西安近代化学研究所 一种氮气和接近气体的选择性吸附和分离的方法
CN114031783A (zh) * 2021-10-21 2022-02-11 西安工业大学 一种金属有机骨架材料及其制备方法和应用

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