本技术涉及金属有机框架晶体材料及气体吸附分离技术,介绍了一种新型金属有机框架材料BPmil-101的制备技术。该方法采用碱基对和苯二羧酸作为双配体,与金属盐共同作用,形成具有独特结构的BPmil-101材料。该材料在气体吸附和分离领域具有潜在应用价值。
背景技术
金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是近些年快速发展起来的一类纳米多孔材料,其主要由含金属离子或金属离子簇(次级结构单元)与多面体刚性有机连接剂之间通过自组装而形成的周期性、多孔态、空间拓扑网络结构的晶体。在众多MOFs材料中,MIL-101与大多数MOFs材料不同,其具有更大的比表面积和孔体积,在水、空气及常用有机溶剂中具有优良的稳定性(参照G.Férey et al.Science,2005,309(5743):2040-2042)。因此,MIL-101被广泛应用于气体吸附分离、药物缓控释、传感器件、荧光探针、催化及环境等领域。
对此,尽管MIL-101拥有上述优势,但由单一配体制备的MIL-101仍然缺乏空间结构的多样性,这是因为MIL-101本质上是由芳香环和三核亚基原子的轴向配位组成的。详细来说,在298K及0.1mpa下,MIL-101对纯组份的CO2
和CH4
的最大吸附量仅在0.78mmol/g和0.36mmol/g,并且对CO2
/N2
、CH4
/N2
等气体选择性较低(参照P.Chowdhury,et al.,J.Phys.Chem.C,2009,113(1):6616-6621;Z.Zhang,et al.,Adsorpt.Sci.Technol.,2013,31(10):903-916;R.K.Motkuri,et al.,Nat.Commun.,2014,5:4368-4374;K.Munusamy,etal.,Chem.Eng.J.,2012,195-196:359-368;Zhang,et al.,J.Chem.Eng.Data,2015,60(10):2951-2957),这激发了大家对MIL-101结合不同官能团的研究,以获得适应或在特定应用中表现出更好性能的材料(参照D.Jiang,et al.,Chem.Commun.,2012,48:12053-12055)。然而,在MIL-101结合不同官能团的过程中,再次出现了空间框架坍塌、比表面积降低、孔容量减小、孔径分布不均、耐强酸溶液稳定性差等系列问题(参照M.Anbia,et al.,Chem.Eng.J.,2012,191:326-330;S.Liu,et al.,Polymers,2021,13:3498)。
综上所述,目前亟需一种MIL-101结合不同官能团制备得到的金属有机框架材料,以至少达到解决上述问题的效果。
实现思路