多孔配位聚合物及其制备方法和应用以及吸附挥发性有机物的方法技术

本发明专利技术涉及多孔配位聚合物材料技术领域，公开了一种多孔配位聚合物及其制备方法和应用以及吸附挥发性有机物的方法，该多孔配位聚合物含有如式(1)所示的结构单元；其中，M为过渡金属元素，R为

【技术实现步骤摘要】
多孔配位聚合物及其制备方法和应用以及吸附挥发性有机物的方法


[0001]本专利技术属于多孔配位聚合物材料
，具体涉及该材料的制备方法，在分离挥发性有机化合物中的应用。

技术介绍

[0002]近年来，挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOC)污染问题越来越被人们所关注。这种挥发性物质主要来源于燃料的燃烧、家居装饰行业、纺织品行业、电子电器行业等排放的废气。研究显示VOC会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，严重的可致癌。同时也会大气中的臭氧层起到破坏作用。
[0003]目前对于VOC处理方法主要有吸收法、吸附法、燃烧法、冷凝收集法等，相比于其他方法，吸附法是目前处理效果好、使用较广的方法。常用的吸附剂包括活性炭、硅藻土、沸石等。由于活性炭对大部分物质都具有一定的吸附作用，所以应用活性炭来吸附VOC类物质较为广泛。但是活性炭做吸附剂同时存在两个问题，第一不能吸附完全，特别是无法吸附轻烃的VOC气体，第二使用寿命较短，容易堵孔，需要定期更换，总投入成本较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供简单高效、成本低廉的多孔配位聚合物材料，该材料稳定性高，吸附性能好，可重复使用，容易再生，可大量制备，并且能满足工业化生产，进而使得该多孔配位聚合物能够在吸附挥发性有机物中广泛应用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种多孔配位聚合物，该多孔配位聚合物含有如式(1)所示的结构单元；
[0006]其中，M为过渡金属元素，R为
‑
C
n
H
2n
‑
、式(2)所示基团或式(3)所示基团，n为≥1的自然数，R1、R2、R3和R4各自独立地为H、C1
‑
C3的烷基或卤素，
[0007][0008]本专利技术第二方面提供了一种含多孔配位聚合物的复合材料，该复合材料包括第一方面所述多孔配位聚合物和沉积在所述多孔配位聚合物上的疏水层。
[0009]本专利技术第三方面提供了一种制备多孔配位聚合物的方法，该方法包括：将如式(4)所示结构的单体与过渡金属源接触进行反应；
[0010]其中，R为
‑
C
n
H
2n
‑
、式(2)所示基团或式(3)所示基团，n为≥1的自然数，R1、R2、R3和R4各自独立的为H、C1
‑
C3的烷基或卤素，
[0011][0012]本专利技术第四方面提供了一种第三方面所述的方法制得的多孔配位聚合物。
[0013]本专利技术第五方面提供了第一方面或第四方面所述的多孔配位聚合物或第二方面所述的含多孔配位聚合物的复合材料在吸附挥发性有机物中的应用。
[0014]本专利技术第六方面提供了一种吸附挥发性有机物的方法，该方法包括：在吸附条件下，将第一方面或第四方面所述的多孔配位聚合物或第二方面所述的含多孔配位聚合物的复合材料与所述挥发性有机物接触。
[0015]通过上述技术方案，本专利技术提供了一种简单高效、成本低廉的多孔配位聚合物材料，该材料稳定性好，吸附性能好，可重复使用、容易再生、可大量制备，并且能满足工业化生产，进而使得该多孔配位聚合物能够在挥发性有机化合物的分离中广泛应用。
附图说明
[0016]图1是实施例1制备的多孔配位聚合物复合材料的X射线衍射图；
[0017]图2是实施例1制备的有机单体的FT
‑
IR谱图；
[0018]图3是实施例1制备的多孔配位聚合物复合材料的热重分析图；
[0019]图4是实施例1制备的多孔配位聚合物复合材料的扫描电镜图；
[0020]图5是实施例1制备的多孔配位聚合物复合材料的疏水性测试图；
[0021]图6是实施例1制备的多孔配位聚合物复合材料的比表面积吸附等温线图；
[0022]图7
‑
8是实施例1制备的多孔配位聚合物复合材料的乙烷吸附等温线图；
[0023]图9
‑
10是实施例1制备的多孔配位聚合物复合材料的乙烯吸附等温线图；
[0024]图11是实施例1制备的多孔配位聚合物复合材料重复进行乙烷吸附的等温线图。
具体实施方式
[0025]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。
[0026]第一方面，本专利技术提供了一种多孔配位聚合物，该多孔配位聚合物含有如式(1)所示的结构单元；
[0027]其中，M为过渡金属元素，R为
‑
C
n
H
2n
‑
、式(2)所示基团或式(3)所示基团，n为≥1的
自然数，R1、R2、R3和R4各自独立地为H、C1
‑
C3的烷基或卤素，
[0028][0029]本专利技术中，为了进一步提高多孔配位聚合物的吸附性能和稳定性，优选地，n为1、2或3。
[0030]更优选地，R1、R2、R3和R4各自独立的为H或卤素。
[0031]更优选地，R1与R2相同，R3与R4相同。
[0032]进一步优选地，R1、R2、R3和R4均为H。
[0033]本专利技术中，为了进一步提高多孔配位聚合物的吸附性能和稳定性，优选地，所述R为
‑
C
n
H
2n
‑
。
[0034]本专利技术中，优选地，所述M选自VIIB族、VIII、IB、IIB族金属元素中的一种，更优选为Cu、Co、Mn和Zn中的至少一种，进一步优选为Zn。采用该优选的金属元素能够进一步提高多孔配位聚合物的吸附性能和稳定性。
[0035]第二方面，本专利技术提供了一种含多孔配位聚合物的复合材料，该复合材料包括第一方面所述多孔配位聚合物和沉积在所述多孔配位聚合物上的疏水层。
[0036]本专利技术中，对所述复合材料中疏水层的厚度(平均厚度)没有特别的限制，优选地，所述复合材料中疏水层的厚度为3
‑
8nm，更优选为4
‑
6nm。采用该优选地实施方案更有利于使得该材料在具有较强的吸附能力同时具有高效的水稳定性能。
[0037]本专利技术中，所述多孔配位聚合物中的式(1)所示的结构单元与疏水层的重量比可以在较宽的范围进行选择，为了进一步提高含多孔配位聚合物的复合材料的吸附性能和稳定性，优选地，所述多孔配位聚合物中的式(1)所示的结构单元与疏水层的重量比为1：0.005
‑
0.01，更优选为1：0.0075
‑
0.0095。其中，所述多孔配位聚合物中的式(1)所示的结构单元的重量以多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔配位聚合物，其特征在于，该多孔配位聚合物含有如式(1)所示的结构单元；其中，M为过渡金属元素，R为
‑
C
n
H
2n
‑
、式(2)所示基团或式(3)所示基团，n为≥1的自然数，R1、R2、R3和R4各自独立地为H、C1
‑
C3的烷基或卤素，2.根据权利要求1所述的多孔配位聚合物，其中，n为1、2或3；优选地，R1、R2、R3和R4各自独立的为H或卤素，更优选地，R1与R2相同，R3与R4相同，进一步优选地，R1、R2、R3和R4均为H；优选地，R为
‑
C
n
H
2n
‑
；优选地，M选自VIIB族、VIII、IB、IIB族金属元素中的一种，更优选为Cu、Co、Mn和Zn中的一种，进一步优选为Zn。3.一种含多孔配位聚合物的复合材料，其特征在于，该复合材料包括权利要求1或2所述多孔配位聚合物和沉积在所述多孔配位聚合物上的疏水层；优选地，所述多孔配位聚合物以式(1)所示的结构单元计与疏水层的重量比为1：0.005
‑
0.01，更优选为1：0.0075
‑
0.0095；优选地，所述复合材料中疏水层的厚度为3
‑
8nm，更优选为4
‑
6nm；优选地，所述疏水层由选自挥发性高分子聚合物中的至少一种疏水物质形成，更优选由聚二甲基硅氧烷形成；优选地，所述复合材料的接触角为120
°‑
160
°
，更优选为130
°‑
150
°
；优选地，所述复合材料的孔径为更优选为进一步优选为优选地，所述复合材料的孔容更优选为优选地，所述复合材料的熔点为250
‑
350℃，更优选为300
‑
310℃。4.一种制备多孔配位聚合物的方法，其特征在于，该方法包括：将式(4)所示结构的单体与过渡金属源接触进行反应；其中，R为
‑
C
n
H
2n
‑
、式(2)所示基团或式(3)所示基团，n为≥1的自然数，R1、R2、R3和R4各自独立的为H、C1
‑
C3的烷基或卤素，
5.根据权利要求4所述的方法，其中，相对于1g式(4)所示结构的单体，以过渡金属元素计的过渡金属源的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹树孟，单晓雯，黄兆贺，张健中，于辉，程龙军，宫中昊，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：