專利名稱：用于乙炔吸附和存儲(chǔ)的金屬有機(jī)框架物材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于乙炔吸附和存儲(chǔ)的金屬有機(jī)框架物材料及其制備方法，屬于金屬有機(jī)框架物材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
乙炔作為最簡(jiǎn)單的含有不飽和三鍵的烷烴，被廣泛用作石油化學(xué)、電子工業(yè)及商業(yè)產(chǎn)品等領(lǐng)域的原材料。同時(shí)，它作為一種燃料氣，其氧乙炔火焰溫度遠(yuǎn)高于其他燃料氣，因此乙炔也被廣泛用于金屬切割、焊接等加工。然而，乙炔易揮發(fā)、不易運(yùn)輸、易爆(壓縮到大約兩個(gè)大氣壓下就可能爆炸)等特性又大大限制了它的應(yīng)用。常用的存儲(chǔ)乙炔的方法是將存放于含有丙酮的氣體鋼瓶中。這種方式的缺點(diǎn)在于，存量低、提取率低，且不能大量批量?jī)?chǔ)存和運(yùn)輸。因此，發(fā)展經(jīng)濟(jì)、有效、具有高乙炔存儲(chǔ)量、易于運(yùn)輸?shù)亩嗫撞牧暇哂兄匾饬x。金屬有機(jī)框架物材料(Metal Organic Frameworks,簡(jiǎn)稱MOFs)是一種新型的多孔材料，又名配位聚合物。它是利用有機(jī)配體與金屬離子或者金屬團(tuán)簇通過配位鍵或者分子間相互作用力自組裝而成的具有一維、二維或三維具有無(wú)限網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶體材料。因其具有高孔性、比表面積大、合成方便、孔洞大小可變以及可根據(jù)目標(biāo)要求作化學(xué)修飾、結(jié)構(gòu)豐富等優(yōu)點(diǎn)，可以潛在應(yīng)用于氣體吸附、催化、光電材料等領(lǐng)域。在氣體吸附與存儲(chǔ)方面，已經(jīng)有相當(dāng)數(shù)量的MOFs應(yīng)用于儲(chǔ)存氫氣、甲烷、一氧化碳等新型燃料氣體。相對(duì)而言，MOFs應(yīng)用于乙炔燃料氣體的吸附和存儲(chǔ)還處于起步階段，相關(guān)的研究報(bào)道還比較少，并且存在對(duì)乙炔吸附和存儲(chǔ)量不高等問題。因此，開發(fā)具有較高乙炔吸附和存儲(chǔ)量的MOFs材料具有重要的科學(xué)意義和廣闊的應(yīng)用前景。目前在MOFs中用于提高乙炔吸附和存儲(chǔ)量的方法主要有兩種，一種是提高M(jìn)OFs材料的比表面積和空隙率，另外一方面是引入配位不飽和的金屬活性單元。然而在設(shè)計(jì)配體時(shí)，引入不參與配位的堿性單元，如吡啶基團(tuán)等的報(bào)道很少見。由于乙炔是酸性氣體，因此設(shè)計(jì)用于乙炔吸附和存儲(chǔ)的MOFs材料時(shí)，在保證MOF材料較高的比表面積和空隙率的條件下，引入不參與配位的堿性單元，則可以有效提高乙炔的吸附和存儲(chǔ)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在273K和室溫下均可以存儲(chǔ)較高含量的乙炔氣體，易脫吸，且制備工藝簡(jiǎn)單的用于乙炔吸附和存儲(chǔ)的金屬框架物材料及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于乙炔吸附和存儲(chǔ)的金屬有機(jī)框架物材料，是由過渡金屬離子與多齒有機(jī)配體通過配位鍵或者分子間作用力構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比表面積是2000 2200 m2/g，其孔容是1.0 1. 3 cm3/g。上述的過渡金屬離子可以為Cu2+、Zn2+、Cd2+、Co2+或Ni2+離子。所述的多齒有機(jī)配體為具有堿性單元的5，5’ _(吡啶-2，5-二基)-間苯二甲酸，其結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1.用于乙炔吸附和存儲(chǔ)的金屬有機(jī)框架物材料，其特征在于，金屬有機(jī)框架物材料是由過渡金屬離子與多齒有機(jī)配體通過配位鍵或者分子間作用力構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比表面積是2000 2200 1112/^，其孔容是1.0 1. 3 cm3/g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于乙炔吸附和存儲(chǔ)的金屬有機(jī)框架物材料，其特征在于所述的過渡金屬離子為Cu2+、Zn2+、Cd2+、Co2+或Ni2+離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于乙炔吸附和存儲(chǔ)的金屬有機(jī)框架物材料，其特征在于， 所述的多齒有機(jī)配體為具有堿性單元的5，5’ -(吡啶-2，5- 二基)-間苯二甲酸，其結(jié)構(gòu)式如下
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于乙炔吸附和存儲(chǔ)的金屬有機(jī)框架物材料的制備方法，其特征在于步驟(2)和步驟(3)所說的柱層析法是采用100-200目的硅膠為固定相，用二氯甲烷和乙酸乙酯的混合溶劑，或乙酸乙酯和石油醚的混合溶劑作為淋洗劑進(jìn)行提純分離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于乙炔吸附和存儲(chǔ)的金屬有機(jī)框架物材料的制備方法，其特征在于步驟(6)所說的有機(jī)溶劑是N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、 N，N-二乙基乙酰胺、乙腈、甲醇、乙醇、四氫呋喃和二氯甲烷中任意一種或者任意幾種的任意比的混合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于乙炔吸附和存儲(chǔ)的金屬有機(jī)框架物材料及制備方法，所述的金屬有機(jī)框架物材料由過渡金屬離子與多齒有機(jī)配體5,5’-(吡啶-2,5-二基)-間苯二甲酸通過配位鍵或者分子間作用力構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。過渡金屬離子優(yōu)選二價(jià)的銅、鋅、鈷、鎳、鎘離子。所述的金屬有機(jī)框架物材料制備工藝簡(jiǎn)單，具有較高的比表面積2000~2200m2/g和孔容1.0~1.3cm3/g。該材料所用的多齒有機(jī)配體引入了含吡啶的堿性單元，可以有效提高乙炔的吸附和存儲(chǔ)量。該材料在273K和298K溫度條件下具有較高的乙炔吸附量，可以在低壓下使用，可望作為一種新型高效的乙炔吸附和存儲(chǔ)材料。
文檔編號(hào)C07F3/06GK103041778SQ20121057924
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者錢國(guó)棟, 饒興堂, 蔡建鋒, 郁建燦, 崔元靖, 楊雨, 王智宇, 樊先平, 王民權(quán) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)