一種胺基修飾的選擇性吸附二氧化碳晶體材料的制備方法與流程

本發明涉及一種二氧化碳的吸附與分離，尤其涉及一種胺基修飾的選擇性吸附二氧化碳晶體材料的制備方法。

背景技術：

現有吸附分離二氧化碳的金屬有機框架化合物所用配體多集中在羧基配體。因為羧基基團與金屬離子配位比較穩定，在較高溫度時不發生分解。所以羧基金屬有機框架化合物應用于二氧化碳的吸附分離的研究迅速成為研究的熱點，該類報道比較多見。

但磺酸基金屬有機框架化合物由于其吸附分離效果不理想，而很少被使用。

技術實現要素：

本發明針對上述現有技術中存在的問題，提供了一種胺基修飾的選擇性吸附二氧化碳晶體材料的制備方法，解決了現有技術中磺酸基金屬有機框架化合物吸附分離效果不理想的問題。

本發明的技術方案如下：

將0.261-0.392g的 Ba(NO₃)₂和0.253-0.380 g的胺基對苯二磺酸鈉溶于20mL水中。攪拌2 h，然后，封裝在25mL的反應釜中，120°C加熱36 h。冷卻到室溫有無色晶體生成，產率約為72-80%。

本發明與與其它氣體吸附材料相比，金屬有機框架材料具有以下幾個突出的特點：(1)具有良好的熱穩定性，可以穩定存在的溫度范圍是273 ℃。更重要的是加熱脫掉溶劑水分子時框架沒有塌陷，仍然保持晶體完好；(2)比表面積比較大，到目前為止，報道的金屬有機框架化合物中平均表面積在2000 m²·g^-1以上以上；(3)金屬有機框架材料具有可裁剪的孔道，而且孔道的大小和形狀具有統一性；(4)金屬有機框架材料在適當的溫度、壓力下能夠快速可逆地吸收大量的氣體。另外，金屬有機框架材料還有一個優點，它可以通過框架中的有機配體的官能團來提高它的氣體吸附能力。

本發明是含磺酸基配體與金屬離子配位形成的金屬有機框架化合物。本發明中的金屬有機框架化合物不同于其他磺酸基金屬有機框架化合物，其熱穩定性良好，可以達到273 ℃不失重。因為，水分子作為橋連配體與兩個鋇離子配位，所以在較高的溫度（273 ℃）也不會失去。溫度達到311 ℃加熱脫掉溶劑水分子時框架沒有塌陷，因為磺酸基團也可以起到支撐作用。配體上的官能團也可以增強金屬有機框架化合物的吸附能力。該金屬有機框架化合物上有胺基修飾，可以增強吸附二氧化碳的能力。同時，配體的苯環與胺基的共軛體系也可以增強其二氧化碳的吸附能力。

附圖說明

圖1為金屬有機框架化合物的分子結構示意圖。

圖2 (a) 為三維柱層結構示意圖。

圖2 (b)為二維無機層狀結構示意圖。

圖2 (c) 為一維鏈[Ba(H₂O)1.5]_n和磺酸基團示意圖。

圖3為熱重曲線示意圖。

圖4為273 K條件下N₂和CO₂ 吸附等溫線示意圖。

具體實施方式

實施例1

將0.261 g Ba(NO₃)₂ (1mmol)和0.253 g胺基對苯二磺酸鈉(1mmol)溶于20mL水中。攪拌2 h，然后，封裝在25mL的反應釜中，120°C加熱36 h。冷卻到室溫有無色晶體生成，產率約為72%。

由附圖1得知，配合物1為新穎的配合物；由附圖2得知，配合物結構新穎；由附圖3得知，配合物1可以在溫度達到273 ℃時不失重；由附圖4得知，配合物1具有對氮氣和二氧化碳具有選擇性吸附分離的性質。

實施例2

將0.392g的 Ba(NO₃)₂和0.380 g的胺基對苯二磺酸鈉溶于20mL水中。攪拌2 h，然后，封裝在25mL的反應釜中，120°C加熱36 h。冷卻到室溫有無色晶體生成，產率約為72-80%。

實施例3

將0.326g的 Ba(NO₃)₂和0.316 g的胺基對苯二磺酸鈉溶于20mL水中。攪拌2 h，然后，封裝在25mL的反應釜中，120°C加熱36 h。冷卻到室溫有無色晶體生成，產率約為72-80%。