本發(fā)明屬于富勒烯復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及富勒烯-mof復(fù)合材料在清除揮發(fā)性有機物中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

揮發(fā)性有機物是指沸點在50-250℃，室溫下飽和蒸氣壓超過133.32pa，在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機物。它們的存在持久地危害人類的健康以及周圍的環(huán)境。它們可以存在于空氣、土壤、實驗室、工廠等場所并最終被我們接觸到。農(nóng)業(yè)、能源、糧食生產(chǎn)、制造業(yè)以及日常使用溶劑等都可以產(chǎn)生揮發(fā)性有機物。許多揮發(fā)性有機物是致癌物質(zhì)，它們可以使人患有淋巴癌、造血癌等各種各樣的癌癥。它們能對人的肺、肝、免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重的危害；也能使人患有嚴重的慢性疾病而影響人類的生活。揮發(fā)性有機物還可以間接地通過影響動植物使它們長期或慢性中毒來進一步對人體造成傷害。而且，它們還可以影響氣候、威脅臭氧層從而破壞人類的生存環(huán)境。因此，高效地清除揮發(fā)性有機物(voc)對于環(huán)境保護以及人體健康具有重要的意義。

為了盡可能降低揮發(fā)性有機物的危害，許多有效的手段被發(fā)展了起來。其中，吸附作為一種高效完備的技術(shù)而被用于清除環(huán)境中的揮發(fā)性有機物。多孔材料如沸石、活性炭等具有巨大的比表面積和孔容積可以有效地吸附揮發(fā)性有機物。金屬有機骨架化合物(mofs)作為一種新型的多孔材料，它們具有更大的比表面積和孔容積從而在吸附揮發(fā)性有機物方面有很大的優(yōu)勢以及潛在應(yīng)用。金屬有機骨架化合物是由金屬離子與配體通過很強的化學(xué)鍵形成的三維有序的多孔網(wǎng)絡(luò)。從發(fā)現(xiàn)開始，它們就因在氣體存儲、催化、傳感等方面具有潛在的應(yīng)用而受到廣泛關(guān)注。由于擁有巨大的比表面積、孔容積，金屬有機骨架化合物還可以吸附大量的揮發(fā)性有機物。然而，金屬有機骨架化合物即使擁有巨大孔容積，它們對于揮發(fā)性有機物的吸附還是有限的：揮發(fā)性有機物分子尺寸小于金屬有機骨架化合物的孔尺寸，它們進入金屬有機骨架化合物(mof)內(nèi)部后只能吸附到孔的表面，不能大量地存在于mof空腔，即金屬有機骨架化合物吸附揮發(fā)性有機物后剩余的空間已經(jīng)無法對揮發(fā)性有機物進一步吸附。因此，更高效地利用金屬有機骨架化合物的多孔結(jié)構(gòu)并提升其的吸附性能具有極其重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供富勒烯-mof復(fù)合材料在清除揮發(fā)性有機物中的應(yīng)用。

所述富勒烯-mof復(fù)合材料由金屬有機骨架化合物和富勒烯構(gòu)成。

所述富勒烯-mof復(fù)合材料是按照包括下述步驟的方法制備得到的：將金屬有機骨架化合物浸泡于富勒烯溶液中使得富勒烯分散到mof的孔道中，得到富勒烯-mof復(fù)合材料。

所述金屬有機骨架化合物是以有機羧酸等至少含有一個多齒型官能團的有機分子作為配體，金屬離子作為中心形成的具有三維有序多孔結(jié)構(gòu)的金屬有機骨架化合物材料；其中，金屬離子可為zn、mn、mg、in、zr等稀土金屬以及過渡金屬離子；金屬有機骨架材料具體可為：mof-180、mil-53、mof-177、mof-200、nu-1000和uio-68等。

所述金屬有機骨架化合物的孔尺寸大小為0.7～10nm,其孔道可以容納已發(fā)現(xiàn)的大部分富勒烯。mof孔道尺寸可以通過比表面積測定儀測定以及單晶結(jié)構(gòu)解析得到。

所述富勒烯溶液以富勒烯為溶質(zhì)，以能夠溶解富勒烯的有機溶劑為溶劑，所述有機溶劑包括甲苯、鄰二甲苯、鄰二氯苯等。

所述富勒烯溶液的濃度可在10^-7mol/l至10^-2mol/l之間。

所述富勒烯為以下至少一種：c60、c70、c76、c78、c84、c86，c88，c90等空心富勒烯。

所述浸泡時間為1-7天。在浸泡過程中，金屬有機骨架化合物的顏色逐漸變深。

所述富勒烯-mof復(fù)合材料中富勒烯的質(zhì)量分數(shù)為0.5％～10％，具體可為1％-5％。

本發(fā)明的另一目的是提供一種利用富勒烯-mof復(fù)合材料清除揮發(fā)性有機物的方法。

本發(fā)明所提供的利用富勒烯-mof復(fù)合材料清除揮發(fā)性有機物的方法，包括下述步驟：

將富勒烯-mof復(fù)合材料先進行脫氣處理，然后置于含揮發(fā)性有機物的氣氛中吸附有機物，即可。

所述脫氣的溫度要盡可能高但不高于200℃，脫氣時間要求在8小時以上。

所述揮發(fā)性有機物為沸點在50-250℃，室溫下飽和蒸氣壓超過133.32pa的有機物，包括丙酮、正己烷、苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳等。

所述揮發(fā)性有機物在大氣中的分壓范圍在0.001％-80％。

可通過測定富勒烯-mof復(fù)合材料的吸附脫附曲線、吸附前后重量變化以及揮發(fā)性有機物的濃度變化來判定吸附量。

所述方法在將富勒烯-mof復(fù)合材料進行脫氣處理之前，還可包括將富勒烯-mof復(fù)合材料真空干燥，得到干燥的富勒烯-mof復(fù)合材料的操作。

所述真空干燥的溫度可為80℃-200℃；真空干燥的時間為8小時以上，以確保溶劑被徹底清除。

本發(fā)明選取不同種類富勒烯和不同種類金屬有機骨架化合物形成的復(fù)合物進行揮發(fā)性有機物吸附。結(jié)果表明，c60的加入大大提高了金屬有機骨架化合物吸附甲苯蒸汽的吸附量,是同等條件下純mof對有機物吸附量的1.5-8倍，說明c60分散于mof-177中得到的復(fù)合材料能更高效地吸附有機蒸汽。

本發(fā)明得到的富勒烯-mof復(fù)合材料中，富勒烯的質(zhì)量分數(shù)可以通過控制富勒烯與金屬有機骨架化合物的配比進行調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)它們的比例可以達到最佳吸附揮發(fā)性有機物的效果。

本發(fā)明得到的富勒烯-mof復(fù)合材料可用于室內(nèi)揮發(fā)性有機物的清除，比如油漆、裝修、家具等散發(fā)的溶劑和氣體?；S以及實驗室常使用大量的有機溶劑，它們會產(chǎn)生大量的有機蒸汽，不僅危害當(dāng)事人，也會污染環(huán)境并間接對他人造成傷害，因此，富勒烯-mof復(fù)合材料可用于化工廠及實驗室有機蒸汽的清除。該富勒烯-mof復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于室內(nèi)吸附劑、空氣凈化器和空調(diào)的過濾網(wǎng)等。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1制備得到的mof-177材料的光學(xué)照片。

圖2為本發(fā)明實施例1制備得到的c60-mof-177復(fù)合材料的光學(xué)照片。

圖3為本發(fā)明實施例1測定吸附脫附曲線裝置圖。

圖4為本發(fā)明實施例1得到的mof-177材料吸附甲苯蒸汽的吸附脫附曲線。

圖5為本發(fā)明實施例1得到的c60-mof-177復(fù)合材料吸附甲苯蒸汽的吸附脫附曲線。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明進行說明，但本發(fā)明并不局限于此。

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法；下述實施例中所用的試劑、材料等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

實施例一

將1.2g六水合硝酸鋅與80.0mg的1,3,5-三羧基苯基苯分散于30ml的n,n-二乙基甲酰胺中，混合液超聲約1h使其溶解，此溶液于反應(yīng)釜中反應(yīng)3500min，反應(yīng)溫度設(shè)定為85℃。反應(yīng)后離心除去溶劑，先用n,n-二乙基甲酰胺溶劑沖洗2～3次以除去未反應(yīng)的雜質(zhì)，再用甲苯?jīng)_洗2～3次。放置一段時間后繼續(xù)用甲苯溶劑沖洗2～3次，如此重復(fù)幾次以將固體孔道中的溶劑全部置換為甲苯。取固體，真空干燥，拍攝光學(xué)照片，如圖1所示，此為mof-177。

稱量50mg風(fēng)干的mof-177于1.0×10^-3mol/l的c60甲苯溶液2ml使其充分吸附c60(靜置大約7天)。隨著浸泡時間的延長，溶液顏色逐漸變淺直至變?yōu)闊o色，此時的mof-177已經(jīng)由白色變?yōu)樯钭仙?。取出固體將其真空干燥，得到c60-mof-177復(fù)合材料，此材料拍攝光學(xué)照片，如圖2。

取適量干燥的純mof-177材料置于智能重量分析儀(iga)(圖3)樣品倉中，將甲苯溶劑放于蒸汽源，設(shè)定測試溫度25℃。樣品于150℃進行脫氣，脫氣時間8小時。脫氣結(jié)束后進行吸附脫附測試，得到mof-177的吸附脫附曲線(圖4)，測試壓力要求低于甲苯飽和蒸氣壓。測試結(jié)束后將上述制備的c60-mof-177復(fù)合材料樣品置于樣品倉重復(fù)上述過程，得到c60-mof-177復(fù)合材料的吸附脫附曲線，如圖5。

從圖4和圖5可以看到，mof-177在25℃對于甲苯蒸汽的吸附量為360mg/g；而c60-mof-177復(fù)合材料對甲苯蒸汽的吸附量為798mg/g。很明顯，c60的加入大大提高了金屬有機骨架化合物吸附甲苯蒸汽的吸附量,提高了1.2倍，說明c60分散于mof-177中得到的復(fù)合物具有很好的吸附有機蒸汽的效果。