CN115501732B - 具有吸附小分子气体功能的多孔液体及其制备方法和利用其去除小分子气体的方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多孔材料技术领域,公开了一种具有吸附小分子气体功能的多孔液体及其制备方法和利用其去除小分子气体的方法和应用。本发明提供的多孔液体包括流动相和分散于流动相中的金属有机骨架材料;其中,所述流动相为单阳离子离子液体。本发明提供的基于MOFs材料/离子液体构建的多孔液体(吸附材料),具有流动性和多孔性,其相对于固体吸附剂,能够避免因材料加工成型引起的结构性能损失。另外,本发明还提供了一种制备多孔液体的方法及应用,该方法具有工艺简单的特点,易于规模化生产;并且,本发明提供的多孔液体在气体(特别是小分子气体)吸附方面具有优异的性能。
Description
技术领域
本发明涉及多孔材料技术领域,具体涉及一种具有吸附小分子气体功能的多孔液体及其制备方法和利用其去除小分子气体的方法和应用。
背景技术
活性炭、分子筛、金属有机骨架(MOFs)等多孔固体,在气体分离和储存、催化、传感、能量转换和储存等领域显示出巨大的应用潜力。然而,固体材料在应用时需要对粉体材料进行加工或集成,一定程度上损耗了材料结构和降低了材料的性能。另外,固体材料还存在机械疲劳,物理老化或塑化等问题。近年来,多孔液体作为一种新型的多孔材料出现,它综合了多孔固体的永久性、刚性孔隙率和液体的流动性、快速传热传质等特性。
多孔液体的概念最早由贝尔法斯特女王大学的James教授等于2007年提出的。James等根据主体系统的组成,将多孔液体分为三类:I型多孔液体是具有永久性、刚性孔隙率的纯液体,这些孔隙可供客体分子使用,但自身液体无法填充;II型多孔液体由多孔的宿主分子和大体积溶剂组成,多孔分子溶解在溶剂中,但溶剂分子不能进入主体分子空腔;III型多孔液体由多孔骨架材料和大体积溶剂组成,多孔骨架材料均匀分散在溶剂中,溶剂被排除在材料孔隙之外。与II型多孔液体不同,III型多孔液体的多孔宿主是多孔纳米粒子而不是多孔分子。
相比于固体吸附剂,多孔液体具有许多优势,因为其流动性有利于气体吸附和再生过程的热扩散,并且可以通过搅拌等手段减短气体的扩散路径。多孔液体因其独特的物理化学性质而备受关注,在气体吸附、储存和分离、均相催化等领域具有广阔的发展前景。
然而,由于多孔液体的构筑及其永久孔隙度的保持挑战很大,迄今为止所报道的实例和合成策略并不多。另外还存在着合成路线复杂、多孔主体易坍塌或分解、多孔液体功能化困难等问题,阻碍了其进一步发展。因此,寻求一种性能优异(例如分子吸附方面)的多孔液体仍然是人们亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中固体吸附剂存在的结构性能损耗、机械疲劳、物理老化和传质传热慢等技术问题,提供一种多孔液体,该多孔液体永久性、刚性孔隙率和流动性的特性,能够很好地用于气体吸附领域。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种具有吸附小分子气体功能的多孔液体,该多孔液体包括流动相和分散于流动相中的金属有机骨架材料(MOFs材料);其中,所述流动相为单阳离子离子液体。
本发明第二方面提供一种制备前述第一方面所述的多孔液体的方法,该方法包括:将金属有机骨架材料与流动相混合。
本发明第三方面提供一种去除小分子气体的方法,该方法包括:将含有小分子气体的待处理样品与前述第一方面所述的多孔液体接触;
或者,按照前述第二方面所述的方法制备多孔液体,然后将含有小分子气体的待处理样品与所得多孔液体接触。
本发明第四方面提供一种前述第一方面所述的多孔液体在气体吸附中的应用。
与现有技术相比,本发明提供的基于MOFs材料/离子液体构建的多孔液体(吸附材料),具有流动性和多孔性,其相对于固体吸附剂,能够避免因材料加工成型引起的结构性能损失。另外,本发明还提供了一种制备多孔液体的方法及应用,该方法具有工艺简单的特点,易于规模化生产;并且,本发明提供的多孔液体在气体(特别是小分子气体)吸附方面具有优异的性能。
附图说明
图1是本发明中一种具体实施方式中制备的HKUST-1材料的热重曲线。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供一种具有吸附小分子气体功能的多孔液体,该多孔液体包括流动相和分散于流动相中的金属有机骨架材料;其中,所述流动相为单阳离子离子液体。
根据本发明的一些实施方式,所述金属有机骨架材料和所述流动相的重量比为1:(0.3-10),优选为1:(0.5-3),例如,1:0.3、1:0.4、1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10或上述数值之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式,所述单阳离子离子液体为400-1000g/mol,分子尺寸为2-100nm。
根据本发明的一些实施方式,所述单阳离子离子液体的分子量为450-800g/mol,分子尺寸为5-20nm。
根据本发明的一些实施方式,所述单阳离子离子液体为双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐类离子液体。
根据本发明的一些实施方式,所述单阳离子离子液体选自N-丁基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、N-己基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、N-辛基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、三己基癸基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)、三己基十二烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)、三己基十四烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式,所述金属有机骨架材料的比表面积可以为1000-5000m2/g,优选为1200-2000m2/g;平均孔径为0.5-2.0nm,优选为0.5-1.0nm。
根据本发明的一些实施方式,所述金属有机骨架材料中的无机金属中心选自Zr、Al、Cr、Cu和Fe中的至少一种,优选为Cu。
根据本发明的一些实施方式,所述金属有机骨架材料可以选自HKUST-1、UiO-66、UiO-67、UiO-68、MIL-53(Al)、MIL-53(Fe)、MIL-53(Cr)、MIL-101(Al)、MIL-101(Fe)、MIL-101(Cr)、MIL-100(Al)、MIL-100(Fe)和MIL-100(Cr)中的至少一种,优选为HKUST-1。
本发明中,对金属有机骨架材料的来源没有特别的限定,可以通过商购获得或者利用现有技术自行制备。
本发明中,优选地,以HKUST-1作为金属有机骨架材料为例,可以按照如下步骤自行制备:在溶剂中,将铜源与均苯三甲酸接触进行反应,对反应后的得到的固体依次进行洗涤和干燥。优选地,在进行接触反应之前,预先将铜源在溶剂溶解,所用的溶剂可以为水(优选去离子水)和乙醇。其中,以Cu计的铜源、均苯三甲酸、水与乙醇的摩尔比为1:0.5-3:40-60:30-50。所述铜源可以为常见的能够提供铜离子的物质,优选为氢氧化铜。所述接触的条件可以包括:温度为20-40℃,时间为15-30h。所述洗涤的条件可以包括:温度为50-70℃。所述干燥的条件可以包括:温度为70-90℃。更具体地,自行制备HKUST-1的方法如下:将以Cu计的铜源、均苯三甲酸、水与乙醇按照摩尔比为1:0.5-3:40-60:30-50在室温下搅拌均匀,将混合液于20-40℃反应15-30h,分离固体(离心,转速2000-4000rpm,时间10-30min)。并用无水乙醇于50-70℃洗涤,再于70-90℃干燥后即得本发明所用的HKUST-1材料。其中,铜源可以预先与水混合得到混合液A,均苯三甲酸可以预先与乙醇混合得到混合液B,接触时,将混合液A缓慢导入混合液B中。
本发明第二方面提供一种制备前述第一方面所述的多孔液体的方法,该方法包括:将金属有机骨架材料与流动相混合。
根据本发明的一些实施方式,所述金属有机骨架材料以溶液的形式与流动相混合,其中,所述溶液中金属有机骨架材料的浓度为0.01-1g/mL,优选0.05-0.2g/mL。
根据本发明的一些实施方式,所述溶液中的溶剂可以为C1-C4的一元醇(甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇等),优选为甲醇和/或乙醇。
本发明中,为了分散溶解金属有机骨架材料,可以在搅拌和超声条件下将溶剂与金属有机骨架材料混合,其中,搅拌的转速可以为50-2000rpm,优选为200-1000rpm;超声的频频率为25-130kHz,优选为40-100kHz;时间为0.1-5h,优选为0.5-2h。其中,对搅拌和超声的时间不做特别的限定,只要能够将金属有机骨架材料溶解即可,例如搅拌和超声的时间均可以为时间为0.1-5h,优选为0.5-2h。
根据本发明的一些实施方式,所述混合的方式为:在15-35℃、优选20-25℃下,将所述金属有机骨架材料以溶液的形式与离子液体进行预混,并将所得的预混物进行搅拌和超声处理。
根据本发明的一些实施方式,所述搅拌的条件包括:转速为50-2000rpm,优选为200-1000rpm;时间为0.1-5h,优选为0.5-2h;
和/或,所述超声处理的条件包括:频率为25-130kHz,优选为40-100kHz;时间为0.1-5h,优选为0.5-2h。
本发明中,前述搅拌和超声的条件(例如在得到金属有机骨架材料,或者在金属有机骨架材料与离子液体混合时)的可以相同或不同。
本发明中,所述方法还可以包括去除溶剂的步骤。对去除溶剂的方式没有特别的要求,可以采用加热、减压的方式将含多孔液体的混合液中的溶剂去除。其中,加热的条件可以包括:温度为40-150℃,优选为60-100℃;时间为5-30h,优选为12-24h。所述减压条件可以包括:压力为-0.1MPa至-0.5MPa,优选为-0.1至-0.2MPa。所述加热和减压的过程中优选在搅拌下进行。
根据本发明最优选的实施方式,所述多孔液体的制备方法包括:
将HKUST-1材料(1重量份)与溶剂混合,搅拌(200-500rpm)0.5-1.5h后,在40-100kHz下超声0.5-1h,将得到的HKUST-1溶液加入到离子液体N-丁基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐[BPy][NTf2](0.5-0.8重量份)中,搅拌(200-500rpm)0.5h-1h后,在40-100kHz下超声0.5-1.5h;之后将所得混合液于搅拌(200-500rpm)下,60-80℃下加热15-24h,并在-0.15MPa至-0.1MPa下去除溶剂,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体);其中,相对于1g的HKUST-1材料,所述溶剂的用量为10-20mL;所述溶剂优选为甲醇。
本发明第三方面提供一种去除小分子气体的方法,该方法包括:将含有小分子气体的待处理样品与前述第一方面所述的多孔液体接触;
或者,按照前述第二方面所述的方法制备多孔液体,然后将含有小分子气体的待处理样品与所得多孔液体接触。
本发明中,对多孔液体的用量没有特别的要求,优选情况下,相对于每克的以小分子气体计的待处理样品,所述多孔液体的用量为0.5-2g。
优选地,所述接触的条件包括:温度为15-40℃。
本发明中,为了充分除去多孔液体材料孔隙中吸附的溶剂或水蒸气,最大程度发挥材料的吸附特性,所述方法还包括在与待处理样品接触前,对多孔液体进行活化,活化的条件可以包括温度为140-160℃,活化的时间可以为2-5h。
本发明第四方面提供一种前述第一方面所述的多孔液体在气体吸附中的应用。
根据本发明的一些实施方式,所述小分子气体选自轻烃(例如C1-C6的轻烃)、CO2和CO中的至少一种,优选选自甲烷、乙烷、丙烷、CO2和CO中的至少一种。所述含有轻烃的待处理样品可以为炼制工业和/或储油库产生的油气。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中,用到的N-丁基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、N-己基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、N-辛基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、1-乙烯基-3-甲基咪唑碘盐购自买于北京华威锐科化工有限公司,三己基癸基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)、三己基十二烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)、三己基十四烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)[P6,6,6,14][NTf2]按照文献(Green Chem.,2003,5,143-152)制备得到。
制备例1
将Cu(OH)2(19.5g,0.2mol)加入到去离子水中,搅拌均匀;将均苯三甲酸(42g,0.2mol)加入到乙醇中搅拌均匀。Cu(OH)2/均苯三甲酸/去离子水/乙醇的摩尔比为1:1:50:40。将Cu(OH)2的水溶液缓慢导入至均苯三甲酸的乙醇溶液中,室温下搅拌24h。离心(3500rpm,20min)分离固体,用无水乙醇60℃洗涤固体两次。将固体烘箱中于80℃烘干,得到HKUST-1材料,经X射线粉末衍射检测证明所得产物即为实施例所用的HKUST-1材料。X射线粉末衍射测试条件为:采用德国布鲁克Bruker-AXS D8型X射线全自动衍射仪,光源采用辐射源Cu靶Kα辐射,管压30kV,管流30mA,连续进行扫描,扫描速度为2°/min,扫描范围是2°-20°。
实施例1
将HKUST-1材料(1g),加入到甲醇(20mL)中,搅拌(200rpm)0.5h;然后在40kHz下超声0.5h,将得到的HKUST-1甲醇溶液加入到离子液体N-丁基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐[BPy][NTf2](0.5g)中,搅拌(200rpm)0.5h,然后在40kHz下超声处理0.5h;之后将所得混合液于搅拌(200rpm)下,60℃下加热24h,抽真空(-0.1MPa)去除甲醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例2
将HKUST-1材料(1g),加入到乙醇(15mL)中,搅拌(500rpm)1h;然后在80kHz下超声1h,将得到的HKUST-1乙醇溶液加入到离子液体三己基十四烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)[P6,6,6,14][NTf2](0.5g)中,搅拌(500rpm)1h,然后在80kHz下超声处理1h;之后将所得混合液于搅拌(500rpm)下,80℃下加热18h,抽真空(-0.1MPa)除去乙醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例3
将HKUST-1材料(1g),加入到甲醇(10mL)中,搅拌(800rpm)1.5h;然后在100kHz下超声1.5h,将得到的HKUST-1甲醇溶液加入到离子液体N-己基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐(0.5g)中,搅拌(800rpm)1.5h,然后在100kHz下超声处理1.5h;之后将所得混合液于搅拌(800rpm)下,100℃下加热12h,抽真空(-0.1MPa)除去甲醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例4
将HKUST-1材料(1g),加入到乙醇(5mL)中,搅拌(1000rpm)2h;然后在40kHz下超声2h,将得到的HKUST-1乙醇溶液加入到离子液体三己基癸烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)(0.5g)中,搅拌(1000rpm)2h,然后在40kHz下超声处理2h;之后将所得混合液于搅拌(1000rpm)下,60℃下加热24h,抽真空(-0.1MPa)除去乙醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例5
将HKUST-1材料(1g),加入到甲醇(20mL)中,搅拌(500rpm)1.5h;然后在80kHz下超声2h,将得到的HKUST-1甲醇溶液加入到离子液体N-辛基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐(1g)中,搅拌(500rpm)1.5h,然后在80kHz下超声处理2h;之后将所得混合液于搅拌(500rpm)下,80℃下加热18h,抽真空(-0.1MPa)除去甲醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例6
将HKUST-1材料(1g),加入到乙醇(15mL)中,搅拌(200rpm)2h;然后在100kHz下超声1.5h,将得到的HKUST-1乙醇溶液加入到离子液体三己基十二烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)(1g)中,搅拌(200rpm)2h,然后在100kHz下超声处理1.5h;之后将所得混合液于搅拌(200rpm)下,100℃下加热12h,抽真空(-0.1MPa)除去乙醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例7
将HKUST-1材料(1g),加入到甲醇(10mL)中,搅拌(1000rpm)0.5h;然后在40kHz下超声1h,将得到的HKUST-1甲醇溶液加入到离子液体N-丁基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐[BPy][NTf2](1g)中,搅拌(1000rpm)0.5h,然后在40kHz下超声处理1h;之后将所得混合液于搅拌(1000rpm)下,60℃下加热24h,抽真空(-0.1MPa)除去甲醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例8
将HKUST-1材料(1g),加入到乙醇(5mL)中,搅拌(800rpm)1h;然后在80kHz下超声0.5h,将得到的HKUST-1乙醇溶液加入到离子液体三己基十四烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)[P6,6,6,14][NTf2](1g)中,搅拌(800rpm)0.5h,然后在80kHz下超声处理0.5h;之后将所得混合液于搅拌(800rpm)下,80℃下加热18h,抽真空(-0.1MPa)除去乙醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例9
将HKUST-1材料(1g),加入到甲醇(20mL)中,搅拌(800rpm)2h;然后在100kHz下超声1h,将得到的HKUST-1甲醇溶液加入到离子液体N-己基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐(2g)中,搅拌(800rpm)2h,然后在100kHz下超声处理1h;之后将所得混合液于搅拌(800rpm)下,100℃下加热12h,抽真空(-0.1MPa)除去甲醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例10
将HKUST-1材料(1g),加入到乙醇(15mL)中,搅拌(1000rpm)1.5h;然后在40kHz下超声0.5h,将得到的HKUST-1乙醇溶液加入到离子液体三己基癸烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)[P6,6,6,14][NTf2](2g)中,搅拌(1000rpm)1.5h,然后在40kHz下超声处理0.5h;之后将所得混合液于搅拌(1000rpm)下,60℃下加热24h,抽真空(-0.1MPa)除去乙醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例11
将HKUST-1材料(1g),加入到甲醇(10mL)中,搅拌(200rpm)1h;然后在80kHz下超声2h,将得到的HKUST-1甲醇溶液加入到离子液体N-辛基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐[BPy][NTf2](2g)中,搅拌(200rpm)1h,然后在80kHz下超声处理2h;之后将所得混合液于搅拌(200rpm)下,80℃下加热18h,抽真空(-0.1MPa)除去甲醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例12
将HKUST-1材料(1g),加入到乙醇(5mL)中,搅拌(500rpm)0.5h;然后在100kHz下超声1.5h,将得到的HKUST-1乙醇溶液加入到离子液体三己基十二烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)(0.5g)中,搅拌(500rpm)0.5h,然后在100kHz下超声处理1.5h;之后将所得混合液于搅拌(500rpm)下,100℃下加热12h,抽真空(-0.1MPa)除去乙醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例13
将HKUST-1材料(1g),加入到甲醇(20mL)中,搅拌(1000rpm)1h;然后在40kHz下超声1.5h,将得到的HKUST-1甲醇溶液加入到离子液体N-丁基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐[BPy][NTf2](3g)中,搅拌(1000rpm)1h,然后在40kHz下超声处理1.5h;之后将所得混合液于搅拌(1000rpm)下,60℃下加热24h,抽真空(-0.1MPa)除去甲醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例14
将HKUST-1材料(1g),加入到乙醇(15mL)中,搅拌(800rpm)0.5h;然后在80kHz下超声2h,将得到的HKUST-1乙醇溶液加入到离子液体三己基十四烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)[P6,6,6,14][NTf2](3g)中,搅拌(800rpm)0.5h,然后在80kHz下超声处理2h;之后将所得混合液于搅拌(800rpm)下,80℃下加热18h,抽真空(-0.1MPa)除去乙醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例15
将HKUST-1材料(1g),加入到甲醇(10mL)中,搅拌(500rpm)2h;然后在100kHz下超声0.5h,将得到的HKUST-1甲醇溶液加入到离子液体N-己基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐(3g)中,搅拌(500rpm)2h,然后在100kHz下超声处理0.5h;之后将所得混合液于搅拌(500rpm)下,100℃下加热12h,抽真空(-0.1MPa)除去甲醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例16
将HKUST-1材料(1g),加入到乙醇(5mL)中,搅拌(200rpm)1.5h;然后在40kHz下超声1h,将得到的HKUST-1乙醇溶液加入到离子液体三己基癸烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)(3g)中,搅拌(200rpm)1.5h,然后在40kHz下超声处理1h;之后将所得混合液于搅拌(200rpm)下,80℃下加热18h,抽真空(-0.1MPa)除去乙醇,即得多孔液体(HKUST-1/离子液体)。
实施例17
按照实施例1的方式进行,不同的是,采用金属有机骨架材料MIL-100(Fe)代替HKUST-1材料。
对比例1
按照实施例1的方式进行,不同的是,采用1-乙烯基-3-甲基咪唑碘盐代替N-丁基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐[BPy][NTf2]。
测试例1
按照以下方式对实施例和对比例获得的样品进行性能测试,结果如表1所示:将含有轻烃(具体组成为乙烷)的待处理样品与上述实施例和对比例获得的样品(多孔液体)接触,采用智能重量分析仪(IGA-003)测定上述实施例和对比例获得的样品对轻烃的吸附等温线,计算每克样品对轻烃的饱和吸附量。具体操作过程如下:首先称取50mg左右样品于150℃下活化3h,然后将预处理过的样品,放置于加工的石英玻璃器皿中。测定298K下样品的轻烃吸附等温线,每克样品对轻烃的饱和吸附量由以下公式计算:
其中,W(g)为吸附剂吸附饱和后的质量,W0(g)为预处理后样品的初始质量,Q(mg/g)为每克样品的饱和吸附量。
测试例2
采用实施例1制备的多孔液体按照与测试例1相同的测试方法测试吸附苯蒸气的吸附性能,苯饱和蒸气吸附量为60mg/g,实施例17制备的介孔MIL-100(Fe)多孔液体对苯的吸附量为126mg/g。
表1
通过比较表1的结果可以看出,随着多孔液体中离子液体比例增加,形成的多孔液体的孔隙率降低,乙烷吸附量减少(例如,实施例1、6、11和16)。另外,多孔液体相对纯离子液体,乙烷吸附量明显提升,这证明了多孔液体中孔隙率的存在。另外,实施例17制备的多孔液体对乙烷吸附量小于实施例1,这表明HKUST-1多孔液体更适合小分子吸附,但是对苯的吸附性能却相对较差。对比例1制备的多孔液体对乙烷吸附量低于实施例1,推测很可能因为所采用的离子液体分子尺寸太小,堵塞了HKUST-1的孔径,降低了材料的多孔性,影响了乙烷吸附量。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种具有吸附小分子气体功能的多孔液体,其特征在于,该多孔液体包括流动相和分散于流动相中的金属有机骨架材料;其中,所述流动相为单阳离子离子液体;
其中,所述金属有机骨架材料为HKUST-1;
其中,所述单阳离子离子液体选自N-丁基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、N-己基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、N-辛基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、三己基癸基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)、三己基十二烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)、三己基十四烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的多孔液体,其中,所述金属有机骨架材料和所述流动相的重量比为1:(0.3-10)。
3.根据权利要求1所述的多孔液体,其中,所述金属有机骨架材料和所述流动相的重量比为1:(0.5-3)。
4.根据权利要求1或2所述的多孔液体,其中,所述单阳离子离子液体的分子量为400-1000g/mol,分子尺寸为2-100nm。
5.根据权利要求1或2所述的多孔液体,其中,所述单阳离子离子液体的分子量为450-800g/mol,分子尺寸为5-20nm。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的多孔液体,其中,所述金属有机骨架材料的比表面积为1000-5000m2/g;平均孔径为0.5-2nm。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的多孔液体,其中,所述金属有机骨架材料的比表面积为1200-2000m2/g;平均孔径为0.5-1nm。
8.一种去除小分子气体的方法,其特征在于,该方法包括:将含有小分子气体的待处理样品与权利要求1-7中任意一项所述的多孔液体接触。
9.权利要求1-7中任意一项所述的多孔液体在小分子气体吸附中的应用。
10.权利要求9所述的应用,其中,所述小分子气体选自轻烃、CO2和CO中的至少一种。
11.根据权利要求10所述的应用,其中,所述小分子选自甲烷、乙烷、丙烷、CO2和CO中的至少一种。
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CN115501732A (zh) | 2022-12-23 |
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