CN115090273B - 一种用于吸附苯类气体的mil-101/npan复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种用于吸附苯类气体的mil-101/npan复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及室内空气净化材料领域，具体涉及用于吸附苯类气体的MIL‑101/NPAN复合材料及其制备方法和应用，步骤包括：将单体N‑苯基甘氨酸(N‑AN)溶解在乙腈与水混合溶液中，然后将氧化剂过硫酸铵(NH4)2S2O8溶于盐酸水溶液中。将溶有氧化剂的溶液滴加到单体中，待反应完全，处理获得N‑取代羧酸聚苯胺粉末。将氢氧化钠、九水硝酸铬、对苯二甲酸、NPAN及去离子水超声混合，放入聚四氟乙烯水热反应釜反应，然后纯化干燥获得MIL‑101/NPAN复合材料。本发明提供的MIL‑101/NPAN复合材料对苯、甲苯及邻二甲苯均具有较好的吸附性能。
Description
技术领域
本发明属于空气净化领域，主要涉及用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN 复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，越来越多VOCs排放到环境中，尤其是苯系VOCs严重影响人们 的身体健康，长期吸入较高浓度的苯系物，会出现头疼、头晕、失眠、及记忆 力衰退等负面伤害。苯一种碳氢有机化合物，在常温下是甜味、可燃、有致癌 毒性的无色透明液体，并带有强烈的芳香气味。
MIL-101是以1,4-对苯二甲酸为配体，Cr(NO3)3·9H2O为金属源形成的八面 体晶体结构，MIL-101以微孔结构为主，兼具极少量的介孔结构。MIL-101具有 高比表面积、大孔容、结构和功能可调等显著优点。但MIL-101具有很强的吸 水性，吸附环境有水蒸气存在的情况时，水分子与苯气体在MIL-101表面存在 竞争吸附，使得MIL-101的吸附量更易于饱和。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料 及其制备方法。该复合材料是以N-取代羧酸聚苯胺(NPAN)为载体；八面体 形状纳米尺寸的MIL-101分散在NPAN的表面；MIL-101/NPAN复合材料兼具 了MIL-101的高比表面积、大孔容以及NPAN具有丰富的苯基官能团的特点， 增加了对苯类气体的吸附容量；同时，NPAN具有优异的疏水性，大大提高了MIL-101/NPAN复合材料在有水蒸气存在环境中对苯类气体的竞争吸附能力。
本发明通过以下技术方案实现：一种用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN 复合材料，所述复合材料的结构式为：
式中，N为来源于NPAN形成的基团；
NPAN的结构式为：
所述MIL-101/NPAN复合材料中Cr3+与NPAN的结构单元N的比例为1： (0.03～0.07)；
作为优选，所述MIL-101/NPAN复合材料中Cr3+与NPAN的结构单元N比 例为1:0.05；
如上所述的用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料的制备方法，包 括如下步骤：以NPAN为载体，加入MIL-101前驱体溶液中均匀混合获得 MIL-101/NPAN前驱体溶液，然后通过水热法制得。
更具体的，包括如下步骤：
a.将单体N-苯基甘氨酸溶于乙腈与水混合溶液中获得溶液A；将过硫酸铵 溶于盐酸水溶液中获得溶液B；将B缓慢滴加到A中，在40℃下反应24h，再 经分离、干燥并研磨，制得所述NPAN；其中，N-苯基甘氨酸与过硫酸铵摩尔 比为1:1；
b.将九水硝酸铬、氢氧化钠、对苯二甲酸、去离子水按摩尔比 1:1:0.93-0.97:278-300均匀混合，获得MIL-101前驱体溶液，再加入步骤a制得 的NPAN粉末，在常温下进行搅拌并超声获得MIL-101/NPAN前驱体溶液；
c.将所述MIL-101/NPAN前驱体溶液倒入聚四氟乙烯水热反应釜中，置于烘 箱在160℃-180℃下保温18h-24h，获得未纯化的MIL-101/NPAN复合材料；
d.将所得的未纯化的MIL-101/NPAN复合材料加入N,N-二甲基甲酰胺和热 乙醇进行纯化，得到纯化的MIL-101/NPAN复合材料；
e.将上述纯化的MIL-101/NPAN复合材料烘干得到所述MIL-101/NPAN复合 材料。
如上所述的用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料作为气体吸附剂 的应用，其特征在于：所述苯类气体为苯、甲苯及邻二甲苯中的一种或多种；
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出特点与显著优点：
本发明提供一种MIL-101/NPAN复合材料，该复合材料以Cr3+为中心，一 侧与NPAN通过配位键键合，一侧与对苯二甲酸形成配位键，从而桥联在一起 形成MIL-101/NPAN复合材料，能够提高MIL-101材料对苯、甲苯及邻二甲苯等苯类气体的吸附性能；
本发明在MIL-101的基础上，引入NPAN，使得制备的MIL-101/NPAN复 合材料具有优异的孔容和良好的气体传输通道；
本发明以NPAN为载体，将MIL-101负载在其表面。经试验证明，本发明 对苯类气体具有良好的吸附能力。
附图说明
图1分别为MIL-101和实施例二的MIL-101/NPAN的N2吸脱附曲线。
图2分别为MIL-101(左图)和实施例二的MIL-101/NPAN的SEM图(右 图)。
图3分别为MIL-101、NPAN和实施例二的MIL-101/NPAN的XRD图。
图4分别为MIL-101、对比例二的MIL-101/NPAN和实施例二的 MIL-101/NPAN的苯气体吸附曲线。
具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述：
实施例一至三是基于本发明技术方案的优选实施例，但不限于此。
实施例一：
a.在室温下，将10ml去离子水与10ml乙腈均匀混合获得溶液A，制备20ml 6mol/L盐酸水溶液B；将0.9gN-苯基甘氨酸溶于溶液A中并搅拌均匀，将1.37g 过硫酸铵溶于溶液B中并搅拌均匀。将溶液B缓慢滴加到溶液A中，40℃下保 温24h，分别用去离子水和乙醇清洗两遍后干燥研磨获得NPAN粉末；
b.将0.072g NPAN(在用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料中NPAN 结构单元N与九水硝酸铬的比例为0.03:1)、2g九水硝酸铬、0.2g氢氧化钠、0.8057 g对苯二甲酸、25ml离子水，混合并超声，获得前驱体溶液C，即MIL-101/NPAN 前驱体溶液；
c.将前驱体溶液C倒入聚四氟乙烯水热反应釜，置于烘箱中170℃保温 18h-24h，获得未纯化的MIL-101/NPAN复合材料；
d.将所得的未纯化的MIL-101/NPAN复合材料加入N，N-二甲基甲酰胺和 热乙醇进行纯化，得到纯化的MIL-101/NPAN复合材料；
e.将上述纯化的MIL-101/NPAN复合材料用蒸馏水和乙醇清洗、烘干即得 所述用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料。
本实例中制备的用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料，在环境温 度25℃，苯气体初始浓度2g/L，吸附时间为24h条件下，采用静态保干器法测 量对苯气体的吸附量，测得吸附量为1238mg/g(即每1g用于吸附苯类气体的 MIL-101/NPAN复合材料可吸附1238mg的苯气体，下同)。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，区别之处在于：“将0.120gNPAN(在用于吸 附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料中NPAN结构单元N与九水硝酸铬的比 例为0.05:1)、2g九水硝酸铬、0.2g氢氧化钠、0.789g对苯二甲酸、25ml离子 水，混合并超声，具体如下：
a.本步骤与实施例一的步骤相同；
b.将0.120gNPAN(NPAN在用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料中 的结构单元N与九水硝酸铬的比例为0.05:1)、2g九水硝酸铬、0.2g氢氧化钠、0.789g对苯二甲酸、25ml离子水，混合并超声，获得前驱体溶液C，即 MIL-101/NPAN前驱体溶液；
c.本步骤与实施例一的步骤相同；
d.本步骤与实施例一的步骤相同；
e.本步骤与实施例一的步骤相同；
本实例中制备的用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料，在环境温 度25℃，苯气体初始浓度2g/L，吸附时间为24h条件下，采用静态保干器法测 量对苯气体的吸附量，测得吸附量为2247mg/g。
实施例三：
本实施例与实施例一基本相同，区别之处在于：“将0.168gNPAN(在用于吸 附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料中NPAN结构单元N与九水硝酸铬的比 例为0.07:1)、2g九水硝酸铬、0.2g氢氧化钠、0.772g对苯二甲酸、25ml离子 水，混合并超声，具体如下：
a.本步骤与实施例一的步骤相同；
b.将0.168gNPAN(NPAN在用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料中 的结构单元N与九水硝酸铬的比例为0.07:1)、2g九水硝酸铬、0.2g氢氧化钠、0.772g对苯二甲酸、25ml离子水，混合并超声，获得前驱体溶液C，即 MIL-101/NPAN前驱体溶液；
c.本步骤与实施例一的步骤相同；
d.本步骤与实施例一的步骤相同；
e.本步骤与实施例一的步骤相同；
本实例中制备的用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料，在环境温 度25℃，苯气体初始浓度2g/L，吸附时间为24h条件下，采用静态保干器法测 量对苯气体的吸附量，测得吸附量为1584mg/g。
对比例一
按照如下方法制备MIL-101
a.将0.83g对苯二甲酸、2g九水硝酸铬、0.2g氢氧化钠和25ml去离子水混 合，进行混合并超声获得前驱体溶液A，A是MIL-101前驱体溶液；
b.将前驱体溶液A倒入聚四氟乙烯水热反应釜中，置于真空干燥箱中170℃ 保温24h，获得B；
c.将所得产物B加入一定量N，N-二甲基甲酰胺和热乙醇中进行纯化；
d.将上述纯化的产物用蒸馏水和乙醇清洗、烘干即得MIL-101材料。
本实例中制备的MIL-101材料，在环境温度25℃，苯气体初始浓度2g/L， 吸附时间为24h条件下，采用静态保干器法测量对苯气体的吸附量，测得吸附 量为885mg/g。
对比例二
按如下方法制备MIL-101/NPAN复合材料
a.在室温下，将10ml去离子水与10ml乙腈均匀混合获得溶液A，制备20ml 6mol/L盐酸水溶液B；将0.9gN-苯基甘氨酸溶于溶液A中并搅拌均匀，将1.37g 过硫酸铵溶于溶液B中并搅拌均匀。将溶液B缓慢滴加到溶液A中，40℃下保 温24h，分别用去离子水和乙醇清洗两遍后干燥研磨获得NPAN粉末；
b.将0.120gNPAN(NPAN在用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料 中的结构单元N与九水硝酸铬的比例为0.05:1)、2g九水硝酸铬、0.2g氢氧化钠、 0.789g对苯二甲酸、25ml离子水，混合并超声，获得前驱体溶液C，即 MIL-101/NPAN前驱体溶液；
c.将前驱体溶液C倒入聚四氟乙烯水热反应釜，置于烘箱中150℃保温 18-24h，获得未纯化的MIL-101/NPAN复合材料；
d.将所得的未纯化的MIL-101/NPAN复合材料加入N，N-二甲基甲酰胺和 热乙醇进行纯化，得到纯化的MIL-101/NPAN复合材料；
e.将上述纯化的MIL-101/NPAN复合材料用蒸馏水和乙醇清洗、烘干即得 所述用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料。
本实例中制备的用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料，在环境温 度25℃，苯气体初始浓度2g/L，吸附时间为24h条件下，采用静态保干器法测 量对苯气体的吸附量，测得吸附量为1439mg/g。
图1所示为对比例一制得的MIL-101和实施例二的MIL-101/NPAN的N2吸 脱附曲线，可以看出，MIL-101/NPAN的吸脱附曲线属于I型，与MIL-101保持 一致，在低浓度下(P/P0<0.2)有明显的N2脱附，表明材料中存在着大量的微 孔。
图2所示分别为对比例一制得的MIL-101和实施例二制得的MIL-101/NPAN 的SEM图。图2的右图中晶粒尺寸为50-100nm的多面体，MIL-101负载到NPAN 上。
图3所示分别为NPAN、对比例二制得的MIL-101和实施例二制得的 MIL-101/NPAN复合材料(简称MIL-101/NPAN)的XRD衍射谱图。 MIL-101/NPAN与MIL-101的特征衍射峰吻合，MIL-101/NPAN复合材料并未改 变MIL-101结晶形态，同时完整保留了MIL-101的结构。
图4所示分别为对比例一制得的MIL-101、对比例二制得的MIL-101/NPAN 复合材料和实施例二制得的MIL-101/NPAN复合材料(简称MIL-101/NPAN)的静 态苯吸附的数据图。由图可知，MIL-101的静态苯吸附量为885mg/g，对比例二制得的MIL-101/NPAN复合材料的静态苯吸附量提高，吸附量为1439mg/g，实 施例二制得的MIL-101/NPAN复合材料吸附量为2247mg/g。
本发明以NPAN为载体，采用水热法合成制备具有多级孔道结构的 MIL-101/NPAN复合材料。复合材料以NPAN为基体，引入具有微孔结构的 MIL-101，在高温高压的条件下，构建MIL-101/NPAN复合材料分子及孔结构； 复合材料以Cr3+为中心，一端与NPAN中的-COOH通过配位键键合，另一端与 对苯二甲酸形成配位键，桥联在一起形成MIL-101/NPAN复合材料；该复合材 料保留了MIL-101的微孔结构，NPAN的苯环结构增强了其与苯气体分子的结合能力。本发明在处理苯气体时具有易于获得、高效、低成本、低污染的特点。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人 员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。 本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围 来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料，其特征在于：所述复合材料的结构式为：式中N为来源于NPAN形成的重复结构单元；
，
所述NPAN的结构式为：
；
所述NPAN的制备包括步骤：将单体N-苯基甘氨酸溶于乙腈与水混合溶液中获得溶液A；将过硫酸铵溶于盐酸水溶液中获得溶液B；将B缓慢滴加到A中，在20-40 ℃下反应，再经分离、干燥并研磨，制得所述NPAN；
所述MIL-101/NPAN复合材料中的重复结构单元N与Cr3+的摩尔比为0.03-0.07:1；
所述MIL-101/NPAN复合材料的制备包括步骤：以NPAN为载体，将其与MIL-101前驱体溶液均匀混合，获得MIL-101/NPAN前驱体溶液，然后通过水热法制得所述用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料；水热法温度为160-180℃，反应时间18-24h。
2.根据权利要求1所述的用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料，其特征在于：所述MIL-101/NPAN复合材料中的重复结构单元N与Cr3+的摩尔比为0.05:1。
3.一种根据权利要求1或2中所述的用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料的制备方法，其特征在于：包括步骤：以NPAN为载体，将其与MIL-101前驱体溶液均匀混合，获得MIL-101/NPAN前驱体溶液，然后通过水热法制得所述用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料。
4.根据权利要求3所述的用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料的制备方法，其特征在于：MIL-101前驱体溶液为将九水硝酸铬、氢氧化钠、对苯二甲酸、去离子水按摩尔比1:1:0.93-0.97：278-300比例混合均匀。
5.根据权利要求3所述的用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料的制备方法，其特征在于：还包括清洗步骤：将水热法获得的MIL-101/NPAN复合材料依次用N，N-二甲基甲酰胺和热乙醇进行清洗，再烘干。
6.一种如权利要求1或2所述的用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料的应用，其特征在于：用于苯类气体吸附。
7.如权利要求6所述的用于吸附苯类气体的MIL-101/NPAN复合材料的应用，其特征在于：所述苯类气体为苯、甲苯及邻二甲苯中的一种或多种。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105254875A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-01-20 | 华东交通大学 | 一种n-取代羧酸聚苯胺共价接枝石墨烯复合材料制备方法 |
| CN106563425A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-04-19 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种改性聚苯胺复合吸附剂及其在环丙沙星吸附上的应用 |
| CN110841599A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-28 | 山东农业大学 | 一种双酚类化合物高效吸附材料的制备方法及其应用 |
| CN112574429A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-03-30 | 常州大学 | 一种有机改性MIL-101(Cr，Cu)材料及其制备方法和应用 |
| CN113145084A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-23 | 常州大学 | 用于吸附苯类气体的mil-101/pdvb复合材料及其制备方法和应用 |
| CN113769790A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-10 | 福州大学 | 一种羧基功能化ILs@MOFs复合材料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Polyaniline-loaded metal-organic framework MIL-101(Cr): Promising adsorbent for CO2 capture with increased capacity and selectivity by polyaniline introduction;Dong Kyu Yoo et al.;《Journal of CO2 Utilization》;第28卷;第319-325页 * |
| 聚苯胺／MIL-101纳米复合材料电极 的制备及其电化学性能;邵亮 等;《陕西科技大学学报》;第37卷(第1期);第71-76页 * |
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