金属有机骨架材料及其用途制造技术

本公开涉及金属有机骨架材料和此类金属有机骨架材料的用途。根据一个实施方案，金属有机骨架材料可以包含锌离子、一种或多种三唑和一种或多种咪唑。至少一部分所述锌离子可以由所述三唑和所述咪唑配位，使得至少一部分所述金属有机骨架材料形成属于单斜晶系的结晶结构。结构。结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属有机骨架材料及其用途
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年8月29日提交的美国临时专利申请第62/893,485号的优先权，所述美国临时专利申请的全部公开内容特此通过引用并入。


[0003]本公开总体上涉及金属有机骨架材料，并且更具体地，涉及适用于动力学分离烃类的金属有机骨架材料。

技术介绍

[0004]各种化学过程利用或产生具有两种或更多种气体化学物质的流。可能需要分离这些化学物质，以获得例如选定化学物质的纯化流。然而，相似化学物质的分离可能是困难且昂贵的。

技术实现思路

[0005]需要可用于分离流中的化学物质的材料和技术。例如，含有相对轻质烷烃和烯烃(例如，C2
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C6)的流可以通过诸如脱氢、加氢等方法产生，并且可以在下游分离以形成主要含有一种或一组化学物质的流。本文描述了可用于此类分离的金属有机骨架材料。本专利技术公开的金属有机骨架材料可以由金属离子、三唑和咪唑的组合形成，并且可以表现出不同于其他已知金属有机骨架材料的结晶结构。此类金属有机骨架材料可用于动力学分离流中的化学物质，并且在一些实施方案中，与常规金属有机骨架材料相比可提供优异的分离性能。
[0006]在一个或多个实施方案中，可适用于动力学分离烃类的金属有机骨架材料可包含金属离子、一种或多种三唑和一种或多种咪唑。至少一部分金属离子可以由一种或多种三唑和一种或多种咪唑配位，使得至少一部分金属有机骨架材料形成属于单斜晶系的结晶结构。
[0007]根据一个或多个另外的实施方案，烃类可以通过一种方法进行动力学分离，所述方法可以包括使烃类与金属有机骨架材料接触，使得第一部分烃类被金属有机骨架材料吸附并且第二部分烃类不被金属有机骨架材料吸附。金属有机骨架材料可包含金属离子、一种或多种三唑和一种或多种咪唑。至少一部分金属离子可以由一种或多种三唑和一种或多种咪唑配位，使得至少一部分金属有机骨架材料形成属于单斜晶系的结晶结构。
[0008]在一个或多个实施方案中，适用于动力学分离烃类的金属有机骨架材料可以包含锌离子、1,2,3
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苯并三唑和苯并咪唑。至少一部分锌离子可以由1,2,3
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苯并三唑和苯并咪唑配位，使得至少一部分金属有机骨架材料形成属于单斜晶系的结晶结构。1,2,3
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苯并三唑与苯并咪唑的摩尔比可以为65:35至75:25。至少95wt.％的金属有机骨架材料可以是锌离子、1,2,3
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苯并三唑和苯并咪唑的组合。
附图说明
[0009]对本公开的特定实施方案的以下详细描述在结合以下附图时可最好地理解，在附图中用类似的参考数字指示类似的结构且在附图中：
[0010]图1描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施方案的实施例3的样品的1H NMR光谱；
[0011]图2描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施方案的实施例4的样品的PXRD图案；
[0012]图3A描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施方案的实施例5的金属有机结构晶体的扫描电子显微镜图像；
[0013]图3B描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施方案的实施例5的金属有机结构晶体的扫描电子显微镜图像；
[0014]图4A根据本文所示和描述的一个或多个实施方案绘制了ZIF
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吸附的乙烷和乙烯的量相对于压力的图；
[0015]图4B根据本文所示和描述的一个或多个实施方案绘制了ZIF
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吸附的乙烷和乙烯的量相对于压力的图；
[0016]图4C根据本文所示和描述的一个或多个实施方案绘制了本专利技术公开的金属有机结构吸附的乙烷和乙烯的量相对于压力的图；
[0017]图5A示意性地描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施方案的本专利技术公开的金属有机结构晶体结构中的锌节点的配位环境；
[0018]图5B示意性地描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施方案的作为单节8连接的ecu网络的本专利技术公开的金属有机结构的结构；
[0019]图5C示意性地描绘了根据本文所示和描绘的一个或多个实施方案的本专利技术公开的金属有机结构晶体结构的开孔；
[0020]图5D示意性地描绘了根据本文所示和描绘的一个或多个实施方案的本专利技术公开的金属有机结构晶体结构中的最大通道；
[0021]图5E示意性地描绘了根据本文所示和描绘的一个或多个实施方案的本专利技术公开的金属有机结构晶体结构内的可接近体积；
[0022]图6描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施方案的本专利技术公开的金属有机结构晶体的凭实验获得的PXRD图案和本专利技术公开的金属有机结构晶体的模拟PXRD图案。
[0023]图7描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施方案的本专利技术公开的金属有机结构的模拟PXRD图案。
[0024]图8描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施方案的本专利技术公开的金属有机结构晶体的凭实验获得的PXRD图案和本专利技术公开的金属有机结构晶体的模拟PXRD图案。
[0025]图9A根据本文所示和描述的一个或多个实施方案绘制了实施例9的样品的重量损失百分比相对于温度的图。
[0026]图9B根据本文所示和描述的一个或多个实施方案绘制了实施例9的样品以每摄氏度的百分比表示的导数重量损失相对于温度的图。
[0027]图10描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施方案的实施例10的样品的PXRD图案；
[0028]图11A根据本文所示和描述的一个或多个实施方案绘制了实施例7的样品吸附的乙烷的量相对于压力的图；并且
[0029]图11B根据本文所示和描述的一个或多个实施方案绘制了实施例7的样品吸附的乙烯的量相对于压力的图。
具体实施方式
[0030]现将更详细参考各种实施例，其中一些实施例在附图中说明。在可能的情况下，整个附图将使用相同的附图标记来指代相同或类似的部件。
[0031]在一个或多个实施方案中，本专利技术公开的金属有机骨架材料可包含金属离子、三唑和咪唑中的一种或多种。如本文所述，金属有机骨架(MOF)可以是指由以下组成的一类化合物：金属离子或与有机配体配位以形成一维、二维或三维结构的簇状物。它们通常被认为是一个子类的配位聚合物，其特殊特性在于它们通常是多孔的。包含的有机配体有时称为“接头”或“支柱”。
[0032]根据一个或多个实施方案，金属离子、三唑和咪唑可形成包含此类金属有机骨架的材料。金属离子通常是指可以衍生自前体材料的带电荷金属原子。三唑和咪唑可以是指分别包含三唑和咪唑官能团的分子。三唑官能团可以是指具有分子式C2H3N3、具有两个碳原子和三个氮原子的五元环的任何杂环化合物。咪唑官能团可以是指具有式C3N2H4的有机化合物。
[0033]根据本文公开的实施方案，至少一部分金属离子可以由三唑和咪唑配位。在此类实施方案中，金属有机骨架材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种金属有机骨架材料，其适用于动力学分离烃类，所述金属有机骨架材料包含：金属离子；一种或多种三唑；和一种或多种咪唑；其中至少一部分所述金属离子由所述一种或多种三唑和所述一种或多种咪唑配位，使得至少一部分所述金属有机骨架材料形成属于单斜晶系的结晶结构。2.根据权利要求1所述的金属有机骨架，其中所述金属离子为所述金属有机骨架的中心成分，并且所述一种或多种三唑和一种或多种咪唑为所述金属有机骨架中的接头。3.根据权利要求1或2所述的金属有机骨架材料，其中至少一部分所述三唑为1,2,3
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苯并三唑，并且至少一部分所述咪唑为苯并咪唑。4.根据前述权利要求中任一项所述的金属有机骨架材料，其中至少一部分所述金属离子为锌离子。5.根据前述权利要求中任一项所述的金属有机骨架材料，其中至少一部分所述金属有机骨架材料形成属于P21空间群的结晶结构。6.根据前述权利要求中任一项所述的金属有机骨架材料，其中至少一部分所述金属有机骨架材料形成具有棒状形态的结晶结构。7.根据前述权利要求中任一项所述的金属有机骨架材料，其中至少一部分所述金属离子由所述一种或多种三唑和所述一种或多种咪唑配位，使得所述金属离子的配位数为4。8.根据前述权利要求中任一项所述的金属有机骨架材料，其中所述一种或多种三唑与所述一种或多种咪唑的摩尔比为60:40至80:20。9.一种用于动力学分离烃类的方法，所述方法包括：使烃类与金属有机骨架材料接触，使得第一部分所述烃类被所述金属有机骨架材料吸附，而第二部分所述烃类不被所述金属有机骨架吸附；其中所述金属有机骨架材料包含：金属离子；一种或多种三唑；和一种或多种咪唑；其中至少一部分所...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：乔治亚技术研究公司，
类型：发明
国别省市：