本发明专利技术公开了一种MOFs基二氧化碳吸附剂，包括MOFs，和负载于MOFs的孔道中和表面的有机胺，所述MOFs和有机胺的质量比为0.1～10:1。本发明专利技术提供的MOFs基二氧化碳吸附剂，实现物理吸附和化学吸附共同作用，在中低温吸附储存二氧化碳，在一定条件下实现吸附剂的再生重复利用。所述的MOFs基二氧化碳吸附剂对二氧化碳具有较好的吸附容量、较高的选择性及循环稳定性，且可克服有机胺易挥发、易腐蚀设备的缺点，满足工业处理的要求。本发明专利技术还公开了所述MOFs基二氧化碳吸附剂的制备方法及其在烟道气中二氧化碳吸附的应用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种MOFs基二氧化碳吸附剂，包括MOFs，和负载于MOFs的孔道中和表面的有机胺，所述MOFs和有机胺的质量比为0.1～10:1。本专利技术提供的MOFs基二氧化碳吸附剂，实现物理吸附和化学吸附共同作用，在中低温吸附储存二氧化碳，在一定条件下实现吸附剂的再生重复利用。所述的MOFs基二氧化碳吸附剂对二氧化碳具有较好的吸附容量、较高的选择性及循环稳定性，且可克服有机胺易挥发、易腐蚀设备的缺点，满足工业处理的要求。本专利技术还公开了所述MOFs基二氧化碳吸附剂的制备方法及其在烟道气中二氧化碳吸附的应用。【专利说明】
本专利技术涉及二氧化碳吸附剂的制备领域，具体涉及一种MOFs基二氧化碳吸附剂 及其制备方法和应用。 一种MOFs基二氧化碳吸附剂及其制备方法和应用
技术介绍
近年来，化石燃料利用的不断增长，导致C02排放量的不断增大。在过去250年间， 大气中的C0 2浓度从工业革命前的280ppm增加到2010年的390ppm，尤以近50年来增长最 为迅速。其过度排放已经引起全球变暖，严重影响了地球的生态环境和气候变化。因此，C0 2 减排也已经成为一个刻不容缓的议题。开发低碳新能源及提高现有能源利用效率都是C02 减排的有效途径，而C02捕获与分离技术无疑是一种有效的减少C02排放的技术。 二氧化碳捕集和分离方法主要有溶剂吸收法、固体吸附法、膜分离法、深冷分馏法 等。 到目前为止，溶剂吸收法仍然是应用最广泛的二氧化碳分离方法，其中液态溶剂 吸收法-再生工艺较为成熟并得到工业应用。液胺吸收剂具有高热稳定性、高表面张力，吸 附容量大的优点，但是存在投资、运行费用高，设备、管线易腐蚀，吸附剂再生能耗大以及吸 收剂本身的毒性等缺陷。 固体吸附法主要利用固态吸附剂对原料混合气体中二氧化碳的可逆吸附作用来 分离、回收二氧化碳，目前的固体吸附剂一般是通过浸渍法将有机胺负载到水滑石类、活性 炭、沸石分子筛类等载体的表面。 金属-有机骨架材料（MOFs, Metal-OrganicFrameworks)是指过渡金属离子与有 机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶体多孔材料。它具有高孔隙率、低密度、 大比表面积、孔道规则、孔径可调以及拓扑结构多样性和可裁剪性等优点，在气体存储、药 物载体、分子识别和催化等领域具有广泛的潜在用途。 但MOFs在作为二氧化碳吸附剂使用时，均需要在中、高压下进行，而在常压下对 C02的吸附和分离能力均较弱。 如 M0F-74 在 3600KPa 下其二氧化碳吸附量为 15.86mmol/g(Dietzel，P.D.C.; Besikiotis，V. ;Blom，R.J.Mater.Chem.2009，19,7362),而在 lOOKPa 下为 6.25mmol/ g(Bao, Z. ；Yu, L. ；Ren, Q. ；Lu, X. ；Deng, S. J. Colloid Interface Sci. 2011, 353, 549), 而在烟道气中二氧化碳浓度为15 %时，其吸附量仅为0· 42mm〇l/g(Mas〇n，J. A.; Sumida, K. ；Herm, Z. R. ；Krishna, R. ；Long, J. R. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3030)； 同样的情况出现在MIL-53,在2500KPa下，吸附量为6. 95mmol/g(Bourrelly，S.; Llewel lyn, P. L. ； Serre, C. ；Mi 1 lange, F. ；Loi seau, T. ；F_erey, G. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13519)，lOOKPa 下为 2. 41mmol/g(Arstad, B. ;Fjellv_ag, H. ;Kongshaug, K. 0· ;Swang, 0· ;Blom, R. Adsorption2008, 14, 755),而二氧化碳浓度为 15 % 时，吸附量 仅仅为 0· 39mmol/g(Arstad, B. ;Fjellv_ag, H. ;Kongshaug, K. 0· ;Swang, 0· ;Blom，R. Adsorption2008, 14, 755)〇 针对烟道气中二氧化碳的吸附，要求吸附剂可以在常压下即对C02具有较高的吸 附容量和吸附选择性，同时可以实现多次循环使用，因此，设计一种可以满足上述条件的吸 附剂具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种MOFs基二氧化碳吸附剂，以MOFs为载体，通过负载有机胺，实现 物理吸附和化学吸附共同作用，在中低温吸附储存二氧化碳，在一定条件下实现吸附剂的 再生重复利用。所述的MOFs基二氧化碳吸附剂对二氧化碳具有较好的吸附容量、较高的选 择性和循环稳定性，且可克服有机胺易挥发、易腐蚀设备的缺点，满足工业处理的要求。 本专利技术公开了一种MOFs基二氧化碳吸附剂，包括MOFs,和负载于MOFs上的有机 胺，所述MOFs和有机胺的质量比为0. 1?10:1。 本专利技术提供的MOFs基二氧化碳吸附剂采用的载体材料MOFs孔隙丰富，比表面积 大，具有很强的气体吸附和储存能力，而有机胺的N原子因强的受质子性而使其分子链带 有正电荷，有利于有机胺在MOFs表面的负载。通过有机胺对MOFs进行改性后，既保持了 MOFs比表面积大、吸附能力强的特点，又结合了有机胺对C02气体吸附的选择性（有机胺分 子中的-NH 2可以和C02发生弱反应而吸附），并且克服了有机胺类物质易挥发和腐蚀性大 的缺点，实现了物理吸附和化学吸附共同作用吸附，并以化学吸附为主选择性吸附二氧化 碳的目的，同时在加热或者减压的情况下，此化合物还能够将储存MOFs内的二氧化碳分解 释放出，达到低温吸附储存二氧化碳高温或减压释放二氧化碳的功能，实现吸附剂的再生。 所述的MOFs为M0F系列类M0Fs、ZIF系列类M0Fs、MIL系列类MOFs。MOFs是由过 渡金属和有机配体组成，其过渡金属可以选自Zn、Cu、Cr、Pd、Pt、Ru、Ni、Co、V、Fe、Μη等，有 机配体可以选自对苯二甲酸，2, 6-萘二甲酸，联苯二甲酸等。 作为优选，所述的 MOFs 选自 M0F-74、ZIF-8、MIL-101。 M0F-74 的制备可参考文献016七261，卩.0.(：.;86811^〇衍8，￥.;81〇111，1?.丄]\&^61·· Chem. 2009, 19, 7362 ； ZIF-8 的制备可参考文献 Yazaydin, A. 0· ;Snurr, R. Q. ;Park, Τ· -Η· ;Koh, Κ·; Liu, J. ；LeVan, M. D. ；Benin, A. I. ；Jakubczak, P. ；Lanuza, M. ；Galloway, D. B. ；Low, J. L.； Willis, R. R. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18198 ； MIL-101 的制备可参考文献 Llewel本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种MOFs基二氧化碳吸附剂，其特征在于，包括MOFs，和负载于MOFs上的有机胺；所述MOFs和有机胺的质量比为0.1～10:1。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：施耀，刘清，何奕，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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