一种储氨用双官能化柔性金属有机框架材料的制备方法
本发明属于氨气存储，具体涉及一种储氨用双官能化柔性金属有机框架材料的制备方法。
背景技术：
1、
2、近年来，利用固体吸附的储氨技术备受青睐，不仅工作温度范围广泛，还可作为能源的储存载体，而在目前已报道的研究中，大多采用刚性金属有机框架材料以及单官能团改性金属有机框架材料进行nh3吸附应用，在进行nh3吸附时存在结构破坏、吸附容量较少等不足。
3、金属有机框架材料(mofs)，是由无机金属离子或金属原子簇和有机配体通过自组装形成的具有周期性网格结构的多孔晶体材料，是一种配位聚合物。由于其比表面积大、晶体密度低、结构及性质可设计和调控、种类多样等优点，在吸附储存上具有良好的应用前景。尤其是具有柔性结构的mofs材料，可以在客体吸附和脱附时其结构保持不变，能够克服nh3的腐蚀破坏作用，有利于实现材料的脱附和循环可再生，但由于nh3较高的化学活性，mofs材料在nh3的吸附研究中仍处于比较紧缺状态。
4、综上所述，在nh3吸附储存领域，迫切需要寻找结构稳定、吸附量大、易于再生的双官能化柔性金属有机框架材料。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种储氨用双官能化柔性金属有机框架材料的制备方法，本发明不仅可以实现nh3的高效吸附储存，还具有良好的再生性能，可以有效脱附nh3，以实现后续氨裂解制氢应用。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种储氨用双官能化柔性金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3、步骤一、取硝酸铝、第一配体和第二配体依次放入纯水中混合，得到混合物，对所述混合物进行水热反应，所述水热反应的具体操作为：将所述混合物置于反应釜中，所述反应釜再置于反应容器中进行反应，反应结束后待所述反应釜冷却至室温，得到具有氨基官能团和羟基官能团的固体ⅰ；
4、步骤二、对步骤一中得到的所述固体ⅰ进行溶剂热反应，所述溶剂热反应的具体操作为：将所述固体ⅰ溶于有机溶剂，混合均匀后得到混合溶液，将所述混合溶液置于所述反应釜中，再将所述反应釜置于所述反应容器中进行反应，反应结束后待所述反应釜冷却至室温，得到固体ⅱ；
5、步骤三、将步骤二中得到的所述固体ⅱ进行离心处理，得到离心物ⅰ，用n,n-二甲基甲酰胺和无水乙醇交替洗涤所述离心物ⅰ，洗涤结束后对所述离心物ⅰ进行抽滤，得到抽滤离心物ⅰ，再将所述抽滤离心物ⅰ置于真空干燥箱中干燥，得到最终产物(oh)2@nh2-al(bdc)，即储氨用双官能化柔性金属有机框架材料。
6、上述的一种储氨用双官能化柔性金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述第一配体为具有氨基官能团的配位化合物；所述第二配体为具有羟基官能团的配位化合物。
7、上述的一种储氨用双官能化柔性金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述第一配体为2-氨基对苯二甲酸，所述第二配体为2,5-二羟基对苯二甲酸。
8、上述的一种储氨用双官能化柔性金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述硝酸铝和所述第一配体的摩尔比为2:3-3:2，所述第一配体和所述第二配体的摩尔比为1:2-2:1。
9、上述的一种储氨用双官能化柔性金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。
10、本发明与现有技术相比具有如下优势和效果：
11、1、本发明制备的储氨用双官能化柔性金属有机框架材料，采用先水热后溶剂热的合成方法，相较于直接水热或溶剂热合成方法能够具有更高的产物产率。
12、2、本发明制备的储氨用双官能化柔性金属有机框架材料与现有单官能团金属有机框架材料相比，本制备方法在材料骨架中引入氨基官能团和羟基官能团，双官能团产生的协同效应可以对材料更好的改性，增加了材料中的氨气吸附位点，提高材料的化学吸附作用，有更好的nh3储存效果。
13、3、本发明所合成的(oh)2@nh2-al(bdc)材料易于nh3的脱附：由图3可知本发明制备的材料具有弱酸性位点，在150℃下进行真空热脱附，即可实现氨气的有效脱附。
14、4、本发明所合成的(oh)2@nh2-al(bdc)，采用柔性mofs为原料，所以(oh)2@nh2-al(bdc)具备柔性结构，使得(oh)2@nh2-al(bdc)在氨气吸附前后结构可逆，在循环吸附脱附5次后仍保持原吸附量90％的吸附效果，具有较好的再生性。
15、以下通过附图和实施例对本发明做进一步的详细描述。
技术特征：
1.一种储氨用双官能化柔性金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述的一种储氨用双官能化柔性金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述第一配体为具有氨基官能团的配位化合物；所述第二配体为具有羟基官能团的配位化合物。
3.按照权利要求2所述的一种储氨用双官能化柔性金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述第一配体为2-氨基对苯二甲酸，所述第二配体为2,5-二羟基对苯二甲酸。
4.按照权利要求1所述的一种储氨用双官能化柔性金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述硝酸铝和所述第一配体的摩尔比为2:3-3:2，所述第一配体和所述第二配体的摩尔比为1:2-2:1。
5.按照权利要求1所述的一种储氨用双官能化柔性金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。
技术总结
本发明公开了一种储氨用双官能化柔性金属有机框架材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：取硝酸铝、第一配体和第二配体依次放入纯水中混合得到混合物，对混合物进行水热反应得到固体Ⅰ；将固体Ⅰ溶于有机溶剂，进行溶剂热反应得到固体Ⅱ；将固体Ⅱ离心收集，得到离心物Ⅰ，用N,N‑二甲基甲酰胺和无水乙醇交替洗涤离心物Ⅰ，洗涤结束后抽滤，再置于真空干燥箱中干燥活化，得到最终产物(OH)<subgt;2</subgt;@NH<subgt;2</subgt;‑Al(BDC)。本发明通过配体引入氨基和羟基官能团，增加材料的氨气吸附位点，获得一种结构稳定、吸附量大、易于再生的储氨用双官能化柔性金属有机框架材料，能够广泛应用于氨气储存领域。
技术研发人员：张蕾,杨雪英,王恒梁,陈雅,穆艺丹
受保护的技术使用者：西安科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5