【】本發(fā)明屬于吸附材料的，具體涉及一種mofs/go復(fù)合材料吸附劑用于co2/ch4吸附分離的研究。

背景技術(shù)

0、
背景技術(shù)：

1、大氣中溫室氣體的積累逐年增加，溫室氣體導(dǎo)致的全球變暖已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的熱門話題。經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源、環(huán)境能否實(shí)現(xiàn)完美平衡，逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。以co2為主的溫室氣體積累逐年增加。碳捕獲與封存技術(shù)被認(rèn)為是顯著減少人為co2排放的可行策略。固體吸附劑對(duì)co2的吸附已經(jīng)得到了廣泛的研究。到目前為止，已有大量多孔材料作為吸收劑進(jìn)行研究和引進(jìn)，包括沸石、活性炭、金屬氧化物分子篩、活性氧化鋁、碳納米管、高分子樹脂和多孔金屬有機(jī)骨架材料。

2、mofs材料的多孔性、結(jié)構(gòu)可調(diào)性和可修飾性使其在氣體吸附、分離和儲(chǔ)存方面具有很大的發(fā)展?jié)摿?。mofs有幾種類型:mil系列，zif系列，irmofs，pcns和uio系列。uio系列是mofs中最優(yōu)秀的酸堿水熱穩(wěn)定性金屬骨架材料。其中，uio-66在mofs中有機(jī)配體與金屬團(tuán)簇的配位數(shù)最高。uio-66具有良好的熱穩(wěn)定性，可承受500℃的高溫，并具有抗dmf、水、丙酮等小分子侵蝕的化學(xué)穩(wěn)定性。uio-66具有良好的氣體吸附分離性能。

3、氧化石墨烯(go)由二維共價(jià)鍵和碳原子組成，基面和邊緣上有各種氧官能團(tuán)。在這些含氧官能團(tuán)的作用下，氧化石墨烯可被小分子或聚合物插層或剝離，有效提高復(fù)合材料的性能。氧化石墨烯薄片中含有大量含氧官能團(tuán)，是形成均勻穩(wěn)定復(fù)合材料的最佳起始材料。特別是氧化石墨烯和mofs基復(fù)合材料由于其獨(dú)特的性能而得到了廣泛的研究。

4、本發(fā)明通過在材料uio-66-(oh)2中加入氧化石墨烯(go)原位合成了高穩(wěn)定性的uio-66-(oh)2/go復(fù)合材料。與uio-66-(oh)2吸附劑相比，復(fù)合吸附劑的物理性質(zhì)更為穩(wěn)定、吸附效率更高且循環(huán)性能也更好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

0、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1、[要解決的技術(shù)問題]

2、本發(fā)明的目的是提供一種用于co2/ch4吸附分離的mofs/go復(fù)合材料吸附劑的制備方法及其應(yīng)用。

3、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、氧化石墨烯(go)的合成：

5、采用改進(jìn)的hummers法合成了氧化石墨烯。將5g石墨加入到含有100ml濃h2so4的三口燒瓶中，在4℃下連續(xù)攪拌30min。然后慢慢加入2g無水nano3和13gkmno4，用力攪拌150min。將三口燒瓶轉(zhuǎn)移至35℃水浴中，持續(xù)攪拌，緩慢加入190ml超純水。溫度升高到90℃后，加入35ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的h2o2溶液和280ml超純水，結(jié)束氧化過程。靜置24h后，保留沉淀，用1％鹽酸水溶液清洗go，直至用bacl2溶液滴加上清液無沉淀。再用去離子水清洗合成的go，直至go的ph值為6左右。將go放入鼓風(fēng)干燥箱中40℃干燥后，得到氧化石墨烯產(chǎn)品。

6、uio-66-(oh)2的合成：

7、采用調(diào)制水熱法(mht)合成uio-66-(oh)2。將1g?2,5-二羥基對(duì)苯二甲酸(dobdc)和1.6g?zrocl2·8h2o溶解在20ml水和30ml冰醋酸的混合物中，混合物裝入單口燒瓶中100℃下回流24小時(shí)，得到該產(chǎn)品。將樣品冷卻至25℃以下，取出沉淀物分別浸入水和甲醇中3天。樣品每天離心兩次，去除上清液并更換溶劑。在室溫下干燥去除溶劑甲醇后，在真空環(huán)境下，使用干燥箱在100℃下干燥24小時(shí)，得到uio-66-(oh)2。

8、uio-66-(oh)2/go的合成：

9、將20ml去離子水加入氧化石墨烯粉末中，超聲處理0.5小時(shí)得到氧化石墨烯懸浮液。然后將1g?2,5-二羥基對(duì)苯二甲酸、1.6g?zrocl2·8h2o和30ml冰醋酸加入懸浮液中，超聲處理1h。將混合物裝入單口燒瓶中100℃下回流24小時(shí)得到產(chǎn)物。將樣品冷卻至25℃以下，取出沉淀物分別浸入水和甲醇中3天。樣品每天離心兩次，去除上清液并更換溶劑。在室溫下干燥去除溶劑甲醇后，在真空環(huán)境下，使用干燥箱在100℃下干燥24小時(shí)，最終得到uio-66-(oh)2/go，標(biāo)記為uihg-n，其中n表示加入go的質(zhì)量(g)。

10、吸附方案：

11、在273k和298k的條件下，使用吸附分析儀對(duì)吸附劑材料進(jìn)行比表面積，孔容，孔徑及co2和ch4吸附性能測(cè)試。在298k的條件下，使用穿透分析儀測(cè)試吸附劑對(duì)co2和ch4的分離系數(shù)。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

13、本發(fā)明技術(shù)方案中選擇的uio系列的mofs具有良好的水熱穩(wěn)定性。

14、本發(fā)明技術(shù)方案中的樣品uio-66-(oh)2/go具有較高的bet表面積和微孔體積。

15、本發(fā)明技術(shù)方案中的uio-66-(oh)2/go具有良好的吸附分離性能。

技術(shù)特征：

1.一種用于co2/ch4吸附分離的mofs/go復(fù)合材料吸附劑的制備方法，其特征在于將去離子水加入氧化石墨烯粉末中，超聲處理得到氧化石墨烯懸浮液。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將20ml去離子水加入氧化石墨烯粉末中，超聲處理0.5小時(shí)得到氧化石墨烯懸浮液。

3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于制備復(fù)合材料時(shí)添加的go的質(zhì)量為0.05g，0.1g，0.15g和0.2g。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明一種用于CO2/CH4吸附分離的MOFs/GO復(fù)合材料吸附劑的制備方法及其應(yīng)用。該方法通過在MOFs材料UiO?66?(OH)2中加入氧化石墨烯(GO)原位合成了高穩(wěn)定性的UiO?66?(OH)2/GO復(fù)合材料，該復(fù)合吸附劑的物理性質(zhì)更為穩(wěn)定、吸附效率更高且循環(huán)性能也更好。本發(fā)明吸附劑中選擇的UiO系列MOFs材料具有良好的水熱穩(wěn)定性，其中UiO?66?(OH)2/GO具有較高的BET表面積和微孔體積，且該吸附劑具有良好的吸附分離性能。

技術(shù)研發(fā)人員：鐘立梅,文春賀,王英龍,楊晶巍,王帥,孟凡慶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15