一种用于吸附甲醛的金属有机骨架材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种用于吸附甲醛的金属有机骨架材料，所述金属有机骨架材料中存在[Ni2(COOH)8N8]四核簇的二级构筑单元；所述[Ni2(COO)8N8]四核簇二级构筑单元在基于IMBM和mbpc2‑

【技术实现步骤摘要】
一种用于吸附甲醛的金属有机骨架材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及吸附材料领域，尤其涉及一种用于吸附甲醛的金属有机骨架材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]室内装修材料中释放的甲醛和室内悬浮的PM2.5微小颗粒物是急需解决的室内污染问题。当前的空气过滤材料功能单一，主要是针对微小颗粒物PM2.5，无法同时兼顾吸附甲醛等有害物质。因此，开发一种新型高效净化室内空气环境的材料具有良好的应用前景。
[0003]金属有机骨架材料(MOFs)是由有机配体和金属离子通过配位键自组装形成的配位聚合物，其比表面积大、孔隙率高、结构及功能具多样性，在气体吸附与分离、存储、催化等领域受到科研工作者们的广泛研究。如何提供更多结构新颖、多元化的MOFs材料，以满足甲醛吸附材料领域的需求是目前研究面临的热点问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于吸附甲醛的金属有机骨架材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的用于吸附甲醛的金属有机骨架材料，结构新颖，呈三维多孔结构，具有大的比表面积和高的孔隙率，甲醛吸附能力优异，具备较高的应用潜能，能够应用到甲醛吸附材料领域，且将所述用于吸附甲醛的金属有机骨架材料与传统PBT进行融合，得到一种能够保持原有力学性能，且具有主动、高效吸附甲醛能力的PBT材料。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种用于吸附甲醛的金属有机骨架材料，其化学式为[Ni(mbpc)(IMBM)]n
式I，所述式I中的mbpc为4'
‑
甲基联苯
‑
3,5
‑
二羧酸，IMBM为1,4
‑
双(咪唑
‑1‑
基)苯；
[0007]所述用于吸附甲醛的金属有机骨架材料具有非对称的结构单元，所述结构单元包括一个阴离子mbpc2‑
、一个阳离子Ni
2+
和一个IMBM配体，所述结构单元的数量为n；所述Ni
2+
与两个不同的mbpc2‑
阴离子中的四个羧酸氧原子以及两个IMBM配体中的两个氮原子配位形成六配位的八面体几何构型；所述用于吸附甲醛的金属有机骨架材料中存在[Ni2(COOH)8N8]四核簇的二级构筑单元；所述[Ni2(COO)8N8]四核簇二级构筑单元在基于IMBM和mbpc2‑
阴离子的连接方式下，被连接成三维多孔结构。
[0008]本专利技术还提供了上述技术方案所述用于吸附甲醛的金属有机骨架材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将4'
‑
甲基联苯
‑
3,5
‑
二羧酸、1,4
‑
双(咪唑
‑1‑
基)苯、镍源和N,N
‑
二甲基甲酰胺混合，得到混合溶液；
[0010](2)将所述步骤(1)得到混合溶液进行自组装反应，得到用于吸附甲醛的金属有机骨架材料；
[0011]所述自组装反应的升温方式为：在3～5h内由室温升温至95～110℃，然后于95～
110℃保温65～80h，之后在20～30h内由95～110℃降温至室温。
[0012]优选地，所述步骤(1)中4'
‑
甲基联苯
‑
3,5
‑
二羧酸、1,4
‑
双(咪唑
‑1‑
基)苯和镍源的物质的量之比为(0.6～1.2):(0.6～1.2):(0.5～3)。
[0013]优选地，所述步骤(1)中4'
‑
甲基联苯
‑
3,5
‑
二羧酸的物质的量和N,N
‑
二甲基甲酰胺的体积之比为1mol：(2～10)mL。
[0014]优选地，所述步骤(2)中自组装反应的升温方式为：在3.5～4.5h内由室温升温至98～105℃，然后于98～105℃保温70～78h，之后在25～28h内由98～105℃降温至室温。
[0015]本专利技术还提供了一种复合PBT材料的制备方法，包括以下步骤：
[0016]a.将PBT依次进行干燥和熔融，得到PBT熔体；
[0017]b.向所述步骤a得到PBT熔体中加入上述技术方案所述用于吸附甲醛的金属有机骨架材料或者上述技术方案所述制备方法制备得到的用于吸附甲醛的金属有机骨架材料，再依次进行混炼和挤出，得到复合PBT材料。
[0018]优选地，所述步骤b中混炼的温度为210～250℃，所述混炼的时间为40～120min。
[0019]优选地，所述步骤b中用于吸附甲醛的金属有机骨架材料的质量为复合PBT材料的质量的10％～22％。
[0020]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的复合PBT材料。
[0021]本专利技术还提供了上述技术方案所述复合PBT材料在吸附甲醛中的应用。
[0022]本专利技术提供了一种用于吸附甲醛的金属有机骨架材料，其化学式为[Ni(mbpc)(IMBM)]n
式I，所述式I中的mbpc为4'
‑
甲基联苯
‑
3,5
‑
二羧酸，IMBM为1,4
‑
双(咪唑
‑1‑
基)苯；所述用于吸附甲醛的金属有机骨架材料具有非对称的结构单元，所述结构单元包括一个阴离子mbpc2‑
、一个阳离子Ni
2+
和一个IMBM配体，所述结构单元的数量为n；所述Ni
2+
与两个不同的mbpc2‑
阴离子中的四个羧酸氧原子以及两个IMBM配体中的两个氮原子配位形成六配位的八面体几何构型；所述用于吸附甲醛的金属有机骨架材料中存在[Ni2(COOH)8N8]四核簇的二级构筑单元；所述[Ni2(COO)8N8]四核簇二级构筑单元在基于IMBM和mbpc2‑
阴离子的连接方式下，被连接成三维多孔结构，并且，所述三维多孔结构中三维多孔的孔径大小为0.63
×
0.71nm，因此所述三维多孔完全可以容纳甲醛分子，所述三维多孔表面存在的探出的甲基和苯基对甲醛均具有较高的亲和力，从而使得所述金属有机骨架材料对甲醛具有高效吸附能力，将所述金属有机骨架材料与PBT材料融合后制备的复合PBT材料，在保持PBT材料原有力学性能同时，赋予了所述复合PBT材料主动、高效吸附甲醛的能力。实施例的结果显示，本专利技术实施例1制备的配合物1相较于活性炭具有较好的甲醛吸附能力，在2h后可将甲醛浓度降至0.08mg/m3，甲醛去除率可达96％，20wt％配合物1@PBT材料在2h后可将甲醛浓度降至0.22mg/m3，甲醛去除率可达89％，配合物1的含量在10wt％～20wt％的复合PBT材料，均具有优于活性炭的甲醛吸附效果。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1制备的配合物1晶体的X
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于吸附甲醛的金属有机骨架材料，其化学式为[Ni(mbpc)(IMBM)]
n
式I，所述式I中的mbpc为4'
‑
甲基联苯
‑
3,5
‑
二羧酸，IMBM为1,4
‑
双(咪唑
‑1‑
基)苯；所述用于吸附甲醛的金属有机骨架材料具有非对称的结构单元，所述结构单元包括一个阴离子mbpc2‑
、一个阳离子Ni
2+
和一个IMBM配体，所述结构单元的数量为n；所述Ni
2+
与两个不同的mbpc2‑
阴离子中的四个羧酸氧原子以及两个IMBM配体中的两个氮原子配位形成六配位的八面体几何构型；所述用于吸附甲醛的金属有机骨架材料中存在[Ni2(COOH)8N8]四核簇的二级构筑单元；所述[Ni2(COO)8N8]四核簇二级构筑单元在基于IMBM和mbpc2‑
阴离子的连接方式下，被连接成三维多孔结构；所述三维多孔结构中三维多孔的孔径大小为0.63
×
0.71nm，所述三维多孔表面存在探出的甲基和苯基。2.权利要求1所述用于吸附甲醛的金属有机骨架材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将4'
‑
甲基联苯
‑
3,5
‑
二羧酸、1,4
‑
双(咪唑
‑1‑
基)苯、镍源和N,N
‑
二甲基甲酰胺混合，得到混合溶液；(2)将所述步骤(1)得到混合溶液进行自组装反应，得到用于吸附甲醛的金属有机骨架材料；所述自组装反应的升温的方式为：在3～5h内由室温升温至95～110℃，然后于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨乐，杨丽，杨赢，温木新，马德运，
申请(专利权)人：肇庆学院，
类型：发明
国别省市：