专利名称：用于乙炔吸附和存储的金属有机框架物材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于乙炔吸附和存储的金属有机框架物材料及其制备方法，属于金属有机框架物材料技术领域。
背景技术：
乙炔作为最简单的含有不饱和三键的烷烃，被广泛用作石油化学、电子工业及商业产品等领域的原材料。同时，它作为一种燃料气，其氧乙炔火焰温度远高于其他燃料气，因此乙炔也被广泛用于金属切割、焊接等加工。然而，乙炔易挥发、不易运输、易爆(压缩到大约两个大气压下就可能爆炸)等特性又大大限制了它的应用。常用的存储乙炔的方法是将存放于含有丙酮的气体钢瓶中。这种方式的缺点在于，存量低、提取率低，且不能大量批量储存和运输。因此，发展经济、有效、具有高乙炔存储量、易于运输的多孔材料具有重要意义。金属有机框架物材料(Metal Organic Frameworks,简称MOFs)是一种新型的多孔材料，又名配位聚合物。它是利用有机配体与金属离子或者金属团簇通过配位键或者分子间相互作用力自组装而成的具有一维、二维或三维具有无限网络结构的晶体材料。因其具有高孔性、比表面积大、合成方便、孔洞大小可变以及可根据目标要求作化学修饰、结构丰富等优点，可以潜在应用于气体吸附、催化、光电材料等领域。在气体吸附与存储方面，已经有相当数量的MOFs应用于储存氢气、甲烷、一氧化碳等新型燃料气体。相对而言，MOFs应用于乙炔燃料气体的吸附和存储还处于起步阶段，相关的研究报道还比较少，并且存在对乙炔吸附和存储量不高等问题。因此，开发具有较高乙炔吸附和存储量的MOFs材料具有重要的科学意义和广阔的应用前景。目前在MOFs中用于提高乙炔吸附和存储量的方法主要有两种，一种是提高MOFs材料的比表面积和空隙率，另外一方面是引入配位不饱和的金属活性单元。然而在设计配体时，引入不参与配位的碱性单元，如吡啶基团等的报道很少见。由于乙炔是酸性气体，因此设计用于乙炔吸附和存储的MOFs材料时，在保证MOF材料较高的比表面积和空隙率的条件下，引入不参与配位的碱性单元，则可以有效提高乙炔的吸附和存储量。
发明内容
本发明的目的是提供一种在273K和室温下均可以存储较高含量的乙炔气体，易脱吸，且制备工艺简单的用于乙炔吸附和存储的金属框架物材料及其制备方法。为实现上述目的，本发明的用于乙炔吸附和存储的金属有机框架物材料，是由过渡金属离子与多齿有机配体通过配位键或者分子间作用力构成的三维网络结构，该三维网络结构比表面积是2000 2200 m2/g，其孔容是1.0 1. 3 cm3/g。上述的过渡金属离子可以为Cu2+、Zn2+、Cd2+、Co2+或Ni2+离子。所述的多齿有机配体为具有碱性单元的5，5’ _(吡啶-2，5-二基)-间苯二甲酸，其结构式如下
权利要求
1.用于乙炔吸附和存储的金属有机框架物材料，其特征在于，金属有机框架物材料是由过渡金属离子与多齿有机配体通过配位键或者分子间作用力构成的三维网络结构，该三维网络结构比表面积是2000 2200 1112/^，其孔容是1.0 1. 3 cm3/g。
2.根据权利要求1所述的用于乙炔吸附和存储的金属有机框架物材料，其特征在于所述的过渡金属离子为Cu2+、Zn2+、Cd2+、Co2+或Ni2+离子。
3.根据权利要求1所述的用于乙炔吸附和存储的金属有机框架物材料，其特征在于， 所述的多齿有机配体为具有碱性单元的5，5’ -(吡啶-2，5- 二基)-间苯二甲酸，其结构式如下
4.根据权利要求4所述的用于乙炔吸附和存储的金属有机框架物材料的制备方法，其特征在于步骤(2)和步骤(3)所说的柱层析法是采用100-200目的硅胶为固定相，用二氯甲烷和乙酸乙酯的混合溶剂，或乙酸乙酯和石油醚的混合溶剂作为淋洗剂进行提纯分离。
5.根据权利要求4所述的用于乙炔吸附和存储的金属有机框架物材料的制备方法，其特征在于步骤(6)所说的有机溶剂是N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、 N，N-二乙基乙酰胺、乙腈、甲醇、乙醇、四氢呋喃和二氯甲烷中任意一种或者任意几种的任意比的混合。
全文摘要
本发明公开了一种用于乙炔吸附和存储的金属有机框架物材料及制备方法，所述的金属有机框架物材料由过渡金属离子与多齿有机配体5,5’-(吡啶-2,5-二基)-间苯二甲酸通过配位键或者分子间作用力构成的三维网络结构。过渡金属离子优选二价的铜、锌、钴、镍、镉离子。所述的金属有机框架物材料制备工艺简单，具有较高的比表面积2000~2200m2/g和孔容1.0~1.3cm3/g。该材料所用的多齿有机配体引入了含吡啶的碱性单元，可以有效提高乙炔的吸附和存储量。该材料在273K和298K温度条件下具有较高的乙炔吸附量，可以在低压下使用，可望作为一种新型高效的乙炔吸附和存储材料。
文档编号C07F3/06GK103041778SQ20121057924
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者钱国栋, 饶兴堂, 蔡建锋, 郁建灿, 崔元靖, 杨雨, 王智宇, 樊先平, 王民权 申请人:浙江大学