发明专利技术公开了一种多壁碳纳米管@聚丙烯酸@金属有机框架（MWCNTs@PAA@MOF-5）复合材料及制备方法，该复合材料是以多壁碳纳米管为晶体生长的“异相”核，在其上接枝上聚丙烯酸，金属离子 “铆接” 在多壁碳纳米管表面，有机配体在多壁碳纳米管表面形成金属有机框架材料，复合材料的尺寸为50～1000μm。通过化学修饰法制备出复合材料 MWCNTs@PAA；用溶剂热法制备出MWCNTs@PAA@MOF-5；该复合材料具有 MOF 材料的高的比表面积、好的吸附性能等特性，可以将现香烟的焦油含量进一步降低，在香烟过滤嘴上具有很好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料制备
，具体涉及一种MWCNTs@PAA@MOF-5复合材料的制备方法，该复合材料可作为香烟过滤嘴中降低焦油含量的吸附材料。
技术介绍
伴随着公众对吸烟与健康问题的日益关注，卷烟烟气中释放的有害成分也成为人们关注的焦点问题，其释放量逐渐成为评价卷烟危害性大小的基本参数。焦油是卷烟烟气中除水分和烟碱以外的部分，是卷烟烟丝中的有机物质在缺氧条件下不完全燃烧产生的，是由多种烃类及烃的氧化物、硫化物和氮化物等组成的复杂化合物，一般认为卷烟烟气中的有害成分主要集中在焦油中。在现有条件下，提高香烟过滤嘴的过滤效果是实现降焦减害的有效途径之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种应用于香烟过滤嘴中的多壁碳纳米管(MWCNTs) @聚丙烯酸(PAA) iMOF-5复合材料的制备方法，得到的MWCNTs@PAA@MOF-5复合材料对卷烟烟气具有良好的降焦减害的能力。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案:用化学修饰法制备出复合物多壁碳纳米管/聚丙烯酸(MWCNTs/PAA)，用溶剂热法合成MOF-5 [Zn4O (I,4-benzenedicarboxylate) 3]和 MWCNTs/PAA /MOF-5 复合材料，具体步骤如下: 一种MWCNTs@PAA@MOF-5复合材料，该复合材料是以多壁碳纳米管为晶体生长的“异相”核，在其上接枝上聚丙烯酸，金属离子“铆接”在多壁碳纳米管表面，有机配体在多壁碳纳米管表面形成金属有机框架材料，复合材料的尺寸为50?1000 μπι。一种MWCNTs@PAA@MOF-5复合材料的制备方法，步骤如下: (1)MWCNTs/PAA复合材料的制备:将羧基化的MWCNTs加入去离子水得到浓度为0.0005?0.005g/mL的MWCNTs溶液，超声处理1.5-2.5h，然后加入丙烯酸(AA)和过硫酸铵(APS)得到混合溶液，抽真空，通N2,在60~70°C的条件下反应45~50h，离心、水洗、干燥后得到MWCNTs/PAA复合材料； (2)MWCNTs/PAA/MOF-5复合材料的制备:将Zn(NO3)2.6H20室温下溶解在DMF中得到浓度为0.025-0.05g/mL的含Zn (NO3)2的DMF溶液，然后加入MWCNTs/PAA复合材料，在55-650C的条件下磁力搅拌20~30 h，再加入对苯二甲酸(H2BDC),室温搅拌20~30 h，将溶液转移到反应釜中，在115~125°C的条件下静置18~24 h，离心收集、干燥制得MWCNTs/PAA/M0F-5复合材料。所述步骤(I)中ImL混合溶液中丙烯酸的含量为0.03mL。所述步骤(I)中混合溶液中APS的浓度为0.0002-0.0006 g/mL。所述步骤(I)中的抽真空和通队重复操作3次以上。所述步骤(2)中Zn(NO3)2.6H20,MWCNTs/PAA复合材料和对苯二甲酸(H2BDC)的质量比为 1.4-1.5:0.01-0.03:0.3-0.5。所述步骤(I)和步骤(2)中的干燥是在55~65°C的真空烘箱中干燥20~30小时。 MWCNTsiPAAiMOF-5复合材料在香烟过滤嘴中的应用。本专利技术的机理为:本专利技术提供了一种应用于香烟过滤嘴能够降低卷烟烟气中焦油含量的吸附材料-多壁碳纳米管@聚丙烯酸OMOF-5的制备方法，该复合材料尺寸在50?1000微米之间，是以多壁碳纳米管为晶体生长的“异相”核，在多壁碳纳米管上接枝聚丙烯酸增大多壁碳纳米管外表面上羧基的含量；由于聚丙烯酸被接枝在多壁碳纳米管表面使得金属离子(锌Zn2+等)在多壁碳纳米管表面能够有效“铆接”;由于多壁碳纳米管表面有金属离子(锌Zn2+等)的有效“铆接”，使得有机配体能够在多壁碳纳米管表面形成金属有机框架材料(MOF);具有一定孔径大小的金属有机框架材料(MOF)具备有效吸附焦油中一定尺寸大小有机分子的能力，从而对卷烟烟气起到降焦减害焦油的作用。本专利技术的有益效果:(1)金属有机框架材料由有机连接体与无机金属中心通过配位键连接形成的多孔配位聚合物作为一类新型多孔材料，兼具有机物和无机物的特点，较强的键合作用可以满足其在一定范围内的稳定性。(2)MWCNTs@PAA@M0F-5复合材料集多种功能于一体，与传统的吸附剂材料(活性炭、蒙脱石、麦饭石、合成云母、血红素、Y型分子筛等)比较，MWCNTsiPAAiM0F-5材料除了可修饰性强、孔隙率与比表面积大、孔形状和尺寸的可调控性强、以及特殊的金属中心等特性，同时MWCNTs@PAA@M0F-5有机连接体中的多孔结构可以与焦油混合物产生孔道“截留”和分子之间的相互作用，对有机连接体还可以进行功能化修饰官能团，例如可修饰上一些对金属离子具有优异吸附性能的官能团(如:-nh2，-SH等)以改善其对焦油的吸附性能，采用卷烟行业常规的卷烟烟气吸烟机进行烟气成分及含量的测定(ASM500吸烟机，英国斯茄林有限公司)，和醋酸纤维过滤棒比较，其卷烟烟气焦油中羰基化合物降低40?50%。【附图说明】图1 为实施例1 中 MWCNTs, MWCNTs/PAA, MOF-5, MWCNTs/PAA/MOF-5 的 XRD 测试图(a为MWCNTs的XRD测试图，b为MWCNTs/PAA的XRD测试图，c为MOF-5的XRD测试图，d 为 MWCNTs/PAA/MOF-5 的 XRD 测试图)； 图2为实施例1中MWCNTs和MWCNTs/PAA复合材料的FTIR图(a为MWCNTs的FTIR图，b为MWCNTs/PAA复合材料的FTIR图)； 图3为实施例1中丽CNTs/PAA的TEM图； 图4为实施例1中MWCNTs，MWCNTs/PAA的热重曲线图(a为MWCNTs的热重曲线图，b为MWCNTs/PAA复合材料的热重曲线图)； 图5为实施例1中MOF-5，MWCNTs/PAA/MOF-5的热重曲线图(a为MOF-5的热重曲线图，b为MWCNTs/PAA/MOF-5的热重曲线图)； 图6为实施例1中MOF-5和MWCNTs/PAA/MOF-5的相机照片和光学照片图(a为MOF-5和MWCNTs/PAA/MOF-5的相机照片，b为MOF-5的光学照片图，c为MWCNTs/PAA/MOF-5的光学照片图)； 图7为实施例1中MWCNTs/PAA/MOF-5的FESEM图(a为b中方框部分的局部放大图，c为b中椭圆部分的局部放大图)； 图 8 为实施例1 中 MWCNTs, MOF-5, MWCNTs/PAA, MWCNTs/PAA/MOF-5 77 K 条件下的N2吸脱附曲线。【具体实施方式】实施例1 MOF-5 的制备方法如下:称取 1.45 g Zn (NO3)2.6H20，0.40 g H2BDC 溶解在 47.50 gDMF中，将溶液转移反应釜中，120°C静置21h。离心收集，真空烘箱中60°C干燥24h，制得 M0F-5。本实施例的MWCNTs/PAA/MOF-5复合材料的制备步骤如下: (I)MWCNTs/PAA 的制备 称取0.050g MWCNTs，加入10ml去离子水，超声处理2h后加入5mL的AA，然后把溶液转移到三口烧瓶中，加入0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种MWCNTs@PAA@MOF‑5复合材料，其特征在于：该复合材料是以多壁碳纳米管为晶体生长的“异相”核，在其上接枝上聚丙烯酸，金属离子 “铆接” 在多壁碳纳米管表面，有机配体在多壁碳纳米管表面形成金属有机框架材料，复合材料的尺寸为50～1000μm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志军，李元实，汤凯，金哲，杨清香，朱良华，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，吉林烟草工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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