双金属MOFs浸渍活性炭吸附剂及其制备方法与应用与流程

本发明涉及吸附复合材料，尤其涉及双金属mofs浸渍活性炭吸附剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、挥发性有机化合物(vocs)大多数具有剧毒、致癌性和危险性，不仅对人类健康危害严重，同时还对生态环境构成严重威胁，因此研发一种处理vocs的方法及处理材料对人类与自然环境具有重要意义。活性炭是一种应用最广泛的吸附材料，因为它具有丰富的孔道结构，较大的比表面积，较高的孔隙率等优势。活性炭材料主要以微孔结构为主，在对vocs的吸附研究中已经展现出良好的吸附性能，但是正因为丰富的不规则微孔结构，在吸附过程中又容易造成孔道堵塞，使得传质阻力增大，不利于解吸过程。

2、为解决上述问题，浸渍活性炭在vocs的吸附材料中被广泛研究。浸渍活性炭是以优质活性炭为载体浸以不同的化学制剂，使其具有化学吸着或催化吸收的特点。活性炭经添加浸渍剂后，在活性炭具有单一的物理吸附的基础上，使之又可与被吸附物发生化学吸着或催化吸收，从而大大提高了吸附的效率，是军用防护器具的主要装填材料，同时也被用于脱除多种工业有害有毒气体。常规浸渍剂的选择有限，且在活性炭上产生的化学吸附位点少、对活性炭的吸附效率提升有限。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供双金属mofs浸渍活性炭吸附剂及其制备方法与应用，解决了现有浸渍活性炭存在的常规浸渍剂的选择有限，且在活性炭上产生的化学吸附位点少、对活性炭的吸附效率提升有限的问题。

2、本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

3、本发明的第一方面在于提供了一种双金属mofs浸渍活性炭吸附剂，所述浸渍活性炭吸附剂为co、zn双金属mofs浸渍活性炭吸附剂，所述co、zn的摩尔比为1:0.5～2。

4、结合第一方面，在一些实施方式中，所述活性炭为木质活性炭、煤质活性炭、椰壳活性炭和生物质活性炭中的任一种。

5、本发明的第二方面在于提供了一种双金属mofs浸渍活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

6、在2-甲基咪唑溶液中依次加入co盐溶液和zn盐溶液，所述co盐和zn盐的摩尔比为1:0.5～2，常温条件下搅拌反应20～40min后，得到的反应溶液中加入活性炭，搅拌1.5～2.5h后，离心、洗涤、干燥，得到双金属mofs浸渍活性炭吸附剂。

7、结合第二方面，在一些实施方式中，所述co盐和zn盐的总质量与活性炭的质量比为3.9～4.7:0.01～0.06。

8、结合第二方面，在一些实施方式中，所述co盐和zn盐的摩尔比为1:0.5～2。

9、结合第二方面，在一些实施方式中，所述co盐为硝酸钴、醋酸钴、碳酸钴、硫酸钴和硼酸钴中的任一种，所述zn盐为硝酸锌、醋酸锌、碳酸锌、硫酸锌和硼酸锌中的任一种。

10、结合第二方面，在一些实施方式中，所述co盐和zn盐的总摩尔与2-甲基咪唑的摩尔比为1～1.5:1。

11、结合第二方面，在一些实施方式中，所述离心的转速设置为9000～11000rpm。

12、本发明的第三方面在于提供了上述双金属mofs浸渍活性炭吸附剂在气体吸附中的应用。

13、结合第三方面，在一些实施方式中，所述气体为co2、苯、甲苯中的至少一种。

14、本发明采用一锅法合成co、zn双金属mofs浸渍活性炭吸附剂(co-zn-mofs@ac)，具有制备工艺简单，成本低廉以及适合大批量生产的优点。co-zn-mofs@ac吸附剂具备的微孔尺寸和结构可调的特点，保证了金属离子的均匀分散性，且得益于co、zn双金属mof和活性炭的双重吸附作用，co-zn-mofs@ac吸附剂具备优异的吸附性能，在298.2k、5000kpa条件下，ac对co2的吸附量约为139.0mg·g-1，而co-zn-mofs@ac吸附剂对co2的吸附量高达509.6mg·g-1，且其比表面积高达1105.1m2·g-1；在298.2k条件下ac对苯和甲苯的吸附量分别约为322.53mg/g和335.58mg/g，而co-zn-mofs@ac吸附剂对苯和甲苯吸附容量分别为518.10mg/g和521.38mg/g。由此可见，本发明的双金属mofs浸渍活性炭吸附剂具有较多的化学吸附位点和较为优异的吸附性能。

技术特征：

1.双金属mofs浸渍活性炭吸附剂，其特征在于，所述浸渍活性炭吸附剂为co、zn双金属mofs浸渍活性炭吸附剂，所述co、zn的摩尔比为1:0.5～2。

2.根据权利要求1所述的双金属mofs浸渍活性炭吸附剂，其特征在于，所述活性炭为木质活性炭、煤质活性炭、椰壳活性炭和生物质活性炭中的任一种。

3.双金属mofs浸渍活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的双金属mofs浸渍活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，所述co盐和zn盐的总质量与活性炭的质量比为3.9～4.7:0.01～0.06。

5.根据权利要求4所述的双金属mofs浸渍活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，所述co盐和zn盐的摩尔比为1:0.5～2。

6.根据权利要求5所述的双金属mofs浸渍活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，所述co盐为硝酸钴、醋酸钴、碳酸钴、硫酸钴和硼酸钴中的任一种，所述zn盐为硝酸锌、醋酸锌、碳酸锌、硫酸锌和硼酸锌中的任一种。

7.根据权利要求3所述的双金属mofs浸渍活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，所述co盐和zn盐的总摩尔与2-甲基咪唑的摩尔比为1～1.5:1。

8.根据权利要求3所述的双金属mofs浸渍活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，所述离心的转速设置为9000～11000rpm。

9.根据权利要求1或2所述的双金属mofs浸渍活性炭吸附剂，或者权利要求3-8所述的制备方法制备得到的双金属mofs浸渍活性炭吸附剂在气体吸附中的应用。

10.根据权利要求9所述的双金属mofs浸渍活性炭吸附剂在气体吸附中的应用，其特征在于，所述气体为co2、苯、甲苯中的至少一种。

技术总结
本发明涉及吸附复合材料技术领域，尤其涉及双金属MOFs浸渍活性炭吸附剂及其制备方法与应用，采用一锅法合成Co、Zn双金属MOFs浸渍活性炭吸附剂，在2‑甲基咪唑溶液中依次加入Co盐溶液和Zn盐溶液，所述Co盐和Zn盐的摩尔比为1:0.5～2，常温条件下搅拌反应20～40min后，得到的反应溶液中加入活性炭，搅拌1.5～2.5h后，离心、洗涤、干燥，得到双金属MOFs浸渍活性炭吸附剂。本发明的双金属MOFs浸渍活性炭吸附剂具备的微孔尺寸和结构可调的特点，保证了金属离子的均匀分散性，且得益于Co、Zn双金属MOF和活性炭的双重吸附作用，Co‑Zn‑MOFs@AC吸附剂具备优异的吸附性能。

技术研发人员：丁佰锁,彭婷,刘华丽,汪雨
受保护的技术使用者：理工清科（重庆）先进材料研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15