【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属有机多孔材料，具体而言，涉及一种用于燃气轮机co2尾气分离的晶态多孔材料及制备方法。
技术介绍
1、随着全球经济的发展和人口的增长，能源需求不断增加。传统能源的广泛使用已经引起了严重的环境问题，如气候变化和空气污染。因此，寻找新的能源替代品和减少能源消耗已成为全球范围内的重要任务。燃气轮机是一种高效的能源转换方式，广泛应用于发电、空调以及工业加热等领域。但是，燃气轮机使用过程中产生的co2排放成为全球关注的热点问题之一。因此，在这种背景下，研究开发适合燃气轮机的co2尾气分离技术成为一个重要的课题，同时燃气轮机co2尾气分离对于减少温室气体排放具有深远意义。目前，燃气轮机减少co2的方法主要集中在两个方面：第一是优化燃料混合、提高热效率等相关解决方案；第二是采用尾气分离技术将尾气中的co2捕获并进行储存/回收。而尾气分离技术包括物理吸附法、化学吸附法和膜分离法等。
2、而在众多手段和材料中，晶态多孔材料具有高度可调的孔径和表面化学性质，是一种极具潜力的co2分离材料。然而，对于晶态多孔材料而言，其不同的配体、孔隙大小、形状和表面性质等因素对于co2的吸附选择性、稳定性差异巨大。此外，合理的微观和宏观结构设计也可以改善材料的吸附性能和稳定性。
3、由于燃气轮机出口气体温度较高，而co2含量非常低，需要晶态多孔材料具有很高的选择性和稳定性。目前尚无特别用于燃气轮机尾气中co2的良好吸附材料。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
3、本专利技术提供一种用于燃气轮机co2尾气分离的晶态多孔材料，所述晶态多孔材料的分子结构为mof-5系列金属有机框架，包括金属中心和与所述金属中心通过配位键连接的有机配体；
4、所述有机配体包括第一孔配体、第二配体以及第三配体；
5、所述第一配体的化学结构为锚定l i的二嘧啶；
6、所述第二配体的化学结构为含有两个氮原子、四个碳原子和两个l i的八元环；
7、所述第三配体为，化学结构包含4，5，9，10-四硝基-1，6-二氢芘、所述第一配体的混合配体。
8、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
9、进一步，所述第一配体的结构式如式(1)所示:
10、
11、所述第二配体的结构式如式(2)所示：
12、
13、所述第三配体中，4，5，9，10-四硝基-1，6-二氢芘的结构式如式(3)所示：
14、
15、进一步，所述晶态多孔材料为mof-5-1，所述mof-5-1的配体为所述第一配体，所述mof-5-1的晶态结构单元尺寸为2.35×2.35×2.36nm3，结构孔径尺寸为0.78×0.78nm2；
16、或，所述晶态多孔材料为mof-5-2，所述mof-5-2的配体为所述第二配体，所述mof-5-2的晶态结构单元尺寸为1.68×1.68×1.68nm3，结构孔径尺寸为0.50×0.50nm2；
17、或，所述晶态多孔材料为mof-5-3，所述mof-5-3的配体为第三配体，所述mof-5-3的晶态结构单元尺寸为2.13×2.13×2.39nm3，结构孔径尺寸为0.59×0.59nm2。
18、进一步，所述金属中心为钪。
19、本专利技术还提供一种如上述的用于燃气轮机co2尾气分离的晶态多孔材料的制备方法，其特征在于，先配制含有金属中心离子的溶液，再将其与所述有机配体的溶液混合并反应，得到所述晶态多孔材料。
20、进一步，包括以下步骤：
21、s1、将四氢呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、去离子水混合，再滴加浓盐酸，得到混合溶液；
22、s2、将三氟甲磺酸钪加入所述步骤s1得到的混合溶液中，搅拌至溶解；
23、s3、将所述有机配体加入所述步骤s2得到的混合溶液中，加入至混合溶液中，搅拌至完全溶解；
24、s4、将所述步骤s3得到的混合溶液转移至压力管中，密封后加热至80℃进行反应；
25、s5、反应结束后，控制降温速度为0.1℃/min，降至室温后，得到结晶产物；将所述结晶产物分离并洗涤，得到所述晶态多孔材料。
26、进一步，所述步骤s1中，浓盐酸的浓度按照体积百分数计为36.5％；四氢呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、去离子水以及浓盐酸的体积比为6:3:1:0.2。
27、进一步，所述步骤s2中，三氟甲磺酸钪的加入量与所述步骤s1的混合溶液之间的质量体积比为0.03g：10ml。
28、进一步，所述步骤s3中，所述有机配体的加入量与三氟甲磺酸钪的质量比为1:3；
29、所述有机配体为锚定l i的二嘧啶，或为含有两个氮原子、四个碳原子和两个l i的八元环，或为4，5，9，10-四硝基-1，6-二氢芘与锚定l i的二嘧啶的混合物；其中，4，5，9，10-四硝基-1，6-二氢芘与锚定l i的二嘧啶的质量比为1:1。
30、进一步，所述步骤s5中，采用n,n-二甲基甲酰胺进行洗涤，洗涤后对所述结晶产物进行干燥。
31、本专利技术的有益效果为：
32、(1)本专利技术的用于燃气轮机co2尾气分离的晶态多孔材料，具有mof-5系列金属有机框架，具有高孔容和表面积、可调孔径、概念简单、环境友好的优点；
33、(2)本专利技术的用于燃气轮机co2尾气分离的晶态多孔材料，以mof-5系列金属有机框架采用含有li的有机配体，使该材料具有高度的稳定性和可重复性，能够对低浓度co2表现出较优异的吸附和分离性能；
34、(3)本专利技术的用于燃气轮机co2尾气分离的晶态多孔材料，稳定性强，适合对气体温度较高燃气轮机出口排出的尾气进行处理；
35、(4)本专利技术的用于燃气轮机co2尾气分离的晶态多孔材料制备方法，步骤简单，易于操作，便于进行推广。
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1.一种用于燃气轮机CO2尾气分离的晶态多孔材料，其特征在于，所述晶态多孔材料的分子结构为MOF-5系列金属有机框架，包括金属中心和与所述金属中心通过配位键连接的有机配体；
2.根据权利要求1所述一种用于燃气轮机CO2尾气分离的晶态多孔材料，其特征在于，所述第一配体的结构式如式(1)所示:
3.根据权利要求2所述一种用于燃气轮机CO2尾气分离的晶态多孔材料，其特征在于，所述晶态多孔材料为MOF-5-1，所述MOF-5-1的配体为所述第一配体，所述MOF-5-1的晶态结构单元尺寸为2.35×2.35×2.36nm3，结构孔径尺寸为0.78×0.78nm2；
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种用于燃气轮机CO2尾气分离的晶态多孔材料，其特征在于，所述金属中心为钪。
5.一种如权利要求1～4任意一项所述的用于燃气轮机CO2尾气分离的晶态多孔材料的制备方法，其特征在于，先配制含有金属中心离子的溶液，再将其与所述有机配体的溶液混合并反应，得到所述晶态多孔材料。
6.根据权利要求5所述的一种用于燃气轮机CO2尾气分离的晶态多孔
7.根据权利要求6所述的一种用于燃气轮机CO2尾气分离的晶态多孔材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，浓盐酸的浓度按照体积百分数计为36.5％；四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、去离子水以及浓盐酸的体积比为6:3:1:0.2。
8.根据权利要求6所述的一种用于燃气轮机CO2尾气分离的晶态多孔材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，三氟甲磺酸钪的加入量与所述步骤S1的混合溶液之间的质量体积比为0.03g：10mL。
9.根据权利要求6所述的一种用于燃气轮机CO2尾气分离的晶态多孔材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述有机配体的加入量与三氟甲磺酸钪的质量比为1:3；
10.根据权利要求7所述的一种用于燃气轮机CO2尾气分离的晶态多孔材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，采用N,N-二甲基甲酰胺进行洗涤，洗涤后对所述结晶产物进行干燥。
...【技术特征摘要】
1.一种用于燃气轮机co2尾气分离的晶态多孔材料，其特征在于，所述晶态多孔材料的分子结构为mof-5系列金属有机框架，包括金属中心和与所述金属中心通过配位键连接的有机配体；
2.根据权利要求1所述一种用于燃气轮机co2尾气分离的晶态多孔材料，其特征在于，所述第一配体的结构式如式(1)所示:
3.根据权利要求2所述一种用于燃气轮机co2尾气分离的晶态多孔材料，其特征在于，所述晶态多孔材料为mof-5-1，所述mof-5-1的配体为所述第一配体，所述mof-5-1的晶态结构单元尺寸为2.35×2.35×2.36nm3，结构孔径尺寸为0.78×0.78nm2；
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种用于燃气轮机co2尾气分离的晶态多孔材料，其特征在于，所述金属中心为钪。
5.一种如权利要求1～4任意一项所述的用于燃气轮机co2尾气分离的晶态多孔材料的制备方法，其特征在于，先配制含有金属中心离子的溶液，再将其与所述有机配体的溶液混合并反应，得到所述晶态多孔材料。
...【专利技术属性】
技术研发人员：赵杰，张杰，杨璟轶，高继江，张明，马卉，王宏，
申请(专利权)人：国家石油天然气管网集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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