【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体吸附分离新材料，尤其是指一种金属有机框架材料及其制备方法与其在多组分混合物中分离二氧化碳中的应用。
技术介绍
1、工业过程中产生的大量二氧化碳不仅对气候产生深远影响，还可能导致资源浪费。因此，开发高效、经济、环保的二氧化碳分离与捕集技术是实现碳中和目标的重要途径之一。目前，传统分离技术如液体胺吸收、低温冷凝等方法虽然技术成熟，但往往存在能耗高、设备复杂以及对环境产生二次污染等问题，难以满足工业规模应用的需求。
2、近年来，金属有机框架材料（metal-organic frameworks, mofs）因其高比表面积、结构可调性和优异的气体吸附性能，受到广泛关注。这类材料通过精确设计配位金属和有机配体的组合，可以调控孔道尺寸和化学功能，从而赋予其针对特定气体分子的高选择性和吸附容量。然而，在从复杂混合气体中分离二氧化碳时，常规mof材料面临与其他气体分子竞争吸附的挑战，尤其是乙炔（c2h2）。由于乙炔具有较高的极性和吸附活性，其在mof中的吸附量通常高于二氧化碳，严重影响了二氧化碳的优先分离。此外，mof材料在多元混合物中分离二氧化碳时，难以同时兼顾高选择性和高吸附容量，从而限制了其在实际工业应用中的性能。
技术实现思路
1、为解决以上技术问题，本专利技术提供了一种金属有机框架材料及其制备方法与其在多组分混合物中分离二氧化碳中的应用。本专利技术通过优化材料的孔道结构和表面化学功能，本专利技术所设计的mof材料显著抑制了乙炔等竞争性气体的吸附，同时提高了对
2、本专利技术的第一个目的在于提供一种金属有机框架材料，所述金属有机框架材料的命名为tje-6，化学结构式为，其中箭头表示配位键，n上的孤对电子向co配位；化学式为[co(ipa)(1dtab)]，其中，co表示金属中心钴；ipa表示有机配体间苯二甲酸，结构式为；1dtab表示有机配体1,4-二(1h-1,2,4-三唑-1-基)苯，结构式为。
3、在本专利技术的一些实施例中，所述金属有机框架材料中钴为6配位，2个钴通过两个ipa配体的羧基桥连配位形成一维链状结构，随后每个钴在垂直于该链的平面上与来自2个1dtab配体中的1个三氮唑的n配位形成平面层状结构，随后该层状结构互相叉指堆积形成空间结构；钴未形成开放金属位点。
4、在本专利技术的一些实施例中，所述金属有机框架材料具有二维层状结构和周期性的s形一维孔道，所述一维孔道表面分布有氮原子作用位点。
5、在本专利技术的一些实施例中，所述一维孔道的横截面孔径为4.1~3.0 å。所述孔道尺寸属于超微孔级。
6、本专利技术的第二个目的在于提供所述的一种用于从多组分混合物中分离二氧化碳的金属有机框架材料的制备方法，包括以下步骤：
7、s1：将有机配体间苯二甲酸和4-二(1h-1,2,4-三唑-1-基)苯溶解于有机溶剂中，加入钴源溶解得到混合溶液；
8、s2：将步骤s1得到的混合溶液进行加热反应，反应结束后，固液分离得到固相，并使用低沸点溶剂洗涤固相；
9、s3：将步骤s2中所得固相真空干燥加热去除溶剂，得到所述金属有机框架材料。
10、在本专利技术的一些实施例中，步骤s1中，所述有机溶剂包括n,n-二甲基乙酰胺和甲醇，所述n,n-二甲基乙酰胺和甲醇的体积比为（1：1）~（1：0）。
11、在本专利技术的一些实施例中，步骤s1中，所述钴源选自co(no3)2水合物和/或co(no3)2水合物。
12、在本专利技术的一些实施例中，步骤s1中，钴源与有机配体间苯二甲酸、4-二(1h-1,2,4-三唑-1-基)苯的摩尔比为（1：1：1）~（1：2：2）。
13、在本专利技术的一些实施例中，步骤s1中，所述溶解的方法为本领域常规的方法，只要能实现本专利技术中所指物质的完全溶解均可以使用，此处可以优选搅拌和/或超声震荡。
14、在本专利技术的一些实施例中，步骤s2中，所述加热反应的温度为90~130 °c，反应的时间不少于24小时。
15、在本专利技术的一些实施例中，步骤s2中，所述加热反应的反应容器维耐压的密闭容器为带有聚四氟乙烯垫片的密闭玻璃反应瓶或聚四氟乙烯内衬的反应釜。
16、在本专利技术的一些实施例中，步骤s2中，所述低沸点溶剂包括甲醇、乙醇、二氯甲烷或丙酮中的一种或多种。
17、在本专利技术的一些实施例中，步骤s2中，所述固液分离采用抽滤的方法，使用孔径为0.2~5 μm的有机相滤膜或滤纸。进一步地，采用布氏漏斗或砂芯过滤装置等抽滤装置。
18、本专利技术的第三个目的在于提供所述金属有机框架材料在从多组分混合物中分离二氧化碳的应用。
19、在本专利技术的一些实施例中，应用的方法包括以下步骤：
20、a1：将所述金属有机框架材料装填在吸附柱内并压实，通过非活性气体加热吹扫活化，将含有二氧化碳的混合气体通入吸附柱中；
21、a2：待所述金属有机框架材料吸附并捕获混合气体中二氧化碳后，混合气体中的其他组分优先通过床层，实现二氧化碳的分离；
22、a3：将步骤a2使用过后的金属有机框架材料通过非活性气体加热吹扫，实现金属有机框架材料的循环再生。
23、在本专利技术的一些实施例中，步骤a1中，所述吸附柱的内径为6-10 mm。
24、在本专利技术的一些实施例中，步骤a1中，所述含有二氧化碳的混合气体包括但不限于氮气、氧气、甲烷、氢气、氩气、乙炔、乙烯、乙烷、一氧化碳中的一种或多种。
25、在本专利技术的一些实施例中，步骤a1中，所述含二氧化碳混合气体中二氧化碳的体积含量为1％～99％。
26、在本专利技术的一些实施例中，步骤a1中，混合气体通入速度为2-4 ml·min-1。
27、在本专利技术的一些实施例中，步骤a1、a3中，所述非活性气体选自氮气和/或氦气，加热吹扫的温度为150~180 °c，时间不少于30分钟。
28、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
29、（1）本专利技术得到的金属有机框架材料tje-6具有周期性的一维孔道，孔道横截面孔径为4.1~3.0 å，该孔道尺寸属于超微孔级，孔道表面分布有氧原子和氮原子作用位点，可以与二氧化碳形成氢键相互作用，官能团和超微孔孔道的协同作用导致了tje-6对二氧化碳的选择性吸附分离效果。
30、（2）本专利技术提供了一种基于金属有机框架材料的吸附分离二氧化碳的新方法，该方法使用的新型超微孔金属有机框架材料具有特殊的孔道结构，具有出色的气体选择性，能够在复杂的十种小分子气体混合物中优先吸附二氧化碳，包括乙炔、乙烯、乙烷、甲烷、氮气、一氧化碳、氧气、氢气、氩气等。这使得本专利技术适用于工业本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属有机框架材料，其特征在于，化学结构式为
2.根据权利要求1所述的金属有机框架材料，其特征在于，所述金属有机框架材料中钴为6配位，2个钴通过两个ipa配体的羧基桥连配位形成一维链状结构，随后每个钴在垂直于该链的平面上与来自2个1dtab配体中的1个三氮唑的N配位形成平面层状结构，随后该层状结构互相叉指堆积形成空间结构；钴未形成开放金属位点。
3.根据权利要求1所述的金属有机框架材料，其特征在于，所述金属有机框架材料具有二维层状结构和周期性的S形一维孔道，所述一维孔道表面分布有氮原子作用位点。
4.根据权利要求3所述的金属有机框架材料，其特征在于，所述一维孔道的横截面孔径为4.1~3.0 Å。
5.权利要求1~4中任一项所述的金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述有机溶剂包括N,N-二甲基乙酰胺和甲醇，所述N,N-二甲基乙酰胺和甲醇的体积比为1：1~1：0；
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述加
8.权利要求1~4中任一项所述的金属有机框架材料在从多组分混合物中分离二氧化碳的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，应用的方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述吸附柱的内径为6-10 mm；
...【技术特征摘要】
1.一种金属有机框架材料，其特征在于，化学结构式为
2.根据权利要求1所述的金属有机框架材料，其特征在于，所述金属有机框架材料中钴为6配位，2个钴通过两个ipa配体的羧基桥连配位形成一维链状结构，随后每个钴在垂直于该链的平面上与来自2个1dtab配体中的1个三氮唑的n配位形成平面层状结构，随后该层状结构互相叉指堆积形成空间结构；钴未形成开放金属位点。
3.根据权利要求1所述的金属有机框架材料，其特征在于，所述金属有机框架材料具有二维层状结构和周期性的s形一维孔道，所述一维孔道表面分布有氮原子作用位点。
4.根据权利要求3所述的金属有机框架材料，其特征在于，所述一维孔道的横截面孔径为4.1~3.0 å。
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