本發(fā)明涉及vocs治理領(lǐng)域，具體涉及一種吸附vocs的復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、活性炭、分子篩、以及mofs等吸附材料的導(dǎo)熱性能比較差，在吸附vocs測(cè)定過(guò)程中產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)慢，熱量容易積聚造成整個(gè)吸附床層溫度不斷升高，材料的吸附容量下降，嚴(yán)重影響床層的吸附效率。

2、在活性炭、mofs等吸附材料造粒成型過(guò)程中添加石墨烯、碳納米管等導(dǎo)熱材料可以得到熱導(dǎo)率高的復(fù)合吸附材料，將吸附床層產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至環(huán)境中從而緩解了床層的溫升。但是，此種方法需要額外添加粘結(jié)劑，會(huì)對(duì)吸附材料原有的孔道結(jié)構(gòu)造成一定的影響。另一方面，成型后的復(fù)合吸附材料在填充吸附塔時(shí)，床層的填充率在70％左右。

3、專(zhuān)利申請(qǐng)cn113713767a公開(kāi)了一種泡沫鋁改性活性碳纖維的制備方法。將多級(jí)孔泡沫鋁(微孔孔徑為平均100μm，介孔孔徑為2～10nm)、粒徑小于0.3mm的活性炭纖維粉末、膠粘劑放入捏合機(jī)混合均勻后，借助擠出機(jī)擠壓成型。該技術(shù)工藝操作簡(jiǎn)單，在粉末材料成型領(lǐng)域應(yīng)用十分普遍。雖然泡沫金屬的加入可以提高活性炭纖維耐高溫性能，但是擠壓成型過(guò)程中極易造成泡沫金屬和吸附材料的孔道坍塌，影響復(fù)合材料的吸附性能。

4、專(zhuān)利申請(qǐng)cn113117647a公開(kāi)了一種泡沫金屬支撐吸附材料及其制備方法。將高bet比表面積的mofs或cofs材料和粘結(jié)劑的漿液，通過(guò)真空抽濾或壓濾的方式分散在孔隙率為90％～98％的泡沫金屬中得到復(fù)合材料。在泡沫金屬的作用下，材料的導(dǎo)熱性能增強(qiáng)，但是粘結(jié)劑的使用導(dǎo)致吸附材料的孔結(jié)構(gòu)受到一定影響。

5、專(zhuān)利申請(qǐng)cn110484213a公開(kāi)了一種定型mof基復(fù)合相變材料及其制備方法。以泡沫金屬做為mofs生長(zhǎng)的基體，將配置好的mofs母液覆蓋著泡沫金屬表面得到泡沫金屬基體，隨后將基體置于mofs反應(yīng)液中讓mofs在基體上繼續(xù)生長(zhǎng)，最終得到泡沫金屬表面被mofs完整覆蓋的復(fù)合材料，最后相變材料填充泡沫空隙得到定型mof基復(fù)合相變材料。該材料中mofs的負(fù)載量極少，難以應(yīng)用在vocs吸附場(chǎng)合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有吸附材料導(dǎo)熱性差造成吸附熱積聚，從而導(dǎo)致材料吸附效率低的問(wèn)題，提供一種吸附vocs的復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供一種吸附vocs的復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括泡沫金屬，以及填充在泡沫金屬骨架內(nèi)的導(dǎo)熱吸附材料；

3、所述導(dǎo)熱吸附材料包括多孔材料和導(dǎo)熱材料。

4、優(yōu)選地，所述泡沫金屬的孔隙率為80-95％，平均孔徑為0.1-10mm，抗壓強(qiáng)度不低于250kpa。

5、優(yōu)選地，所述泡沫金屬選自泡沫銅、泡沫鋁和泡沫鎳中的一種或兩種以上。

6、優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱材料選自碳化硅、石墨、氧化石墨烯、高導(dǎo)熱有機(jī)硅脂和高導(dǎo)熱有機(jī)硅凝膠中的一種或兩種以上。

7、優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱材料為高導(dǎo)熱有機(jī)硅凝膠。

8、優(yōu)選地，所述多孔材料選自活性炭、分子篩、硅膠和mofs材料中的一種或兩種以上。

9、優(yōu)選地，所述活性炭的比表面積為400-2000m2/g，平均孔徑為0.5-20nm，孔體積為0.4-0.9cm3/g。

10、優(yōu)選地，所述分子篩的比表面積為50-500m2/g，平均孔徑為1-60nm，孔體積為0.1-0.4cm3/g。

11、優(yōu)選地，所述硅膠的比表面積為100-6000m2/g，平均孔徑為1.5-50nm，孔體積為0.1-0.6cm3/g。

12、優(yōu)選地，所述mofs材料的比表面積為800-2500m2/g，平均孔徑為0.5-5nm，孔體積為0.4-1.1cm3/g。

13、本發(fā)明第二方面提供一種上述吸附vocs的復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

14、(1)將導(dǎo)熱材料與有機(jī)溶劑混合，得到導(dǎo)熱材料混合物；

15、(2)將多孔材料與所述導(dǎo)熱材料混合物混合，得到漿狀混合物；

16、(3)將泡沫金屬置于所述漿狀混合物中進(jìn)行超聲震蕩，接著進(jìn)行沉降，得到復(fù)合材料前體；

17、(4)將所述復(fù)合材料前體進(jìn)行風(fēng)干和干燥。

18、優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述有機(jī)溶劑選自甲醇、乙醇、n,n-二甲基甲酰胺、二氯甲烷和1,2-二氯乙烷中的一種或兩種以上。

19、優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述有機(jī)溶劑為乙醇。

20、優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述導(dǎo)熱材料混合物中導(dǎo)熱材料的含量為10-80wt％。

21、優(yōu)選地，在步驟(2)中，所述漿狀混合物中多孔材料的含量為10-80wt％。

22、優(yōu)選地，所述泡沫金屬的用量與所述多孔材料的用量的重量比為0.15-0.2:1。

23、優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述超聲震蕩的時(shí)間為10-60min。

24、優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述沉降的時(shí)間為4-20h。

25、本發(fā)明第三方面提供一種上述的吸附vocs的復(fù)合材料在吸附vocs中的應(yīng)用。

26、本發(fā)明吸附vocs的復(fù)合材料，其中分散的導(dǎo)熱材料(例如高導(dǎo)熱有機(jī)硅脂和高導(dǎo)熱有機(jī)硅凝膠)具有良好的導(dǎo)熱性能，能夠快速將吸附材料在吸附vocs過(guò)程中產(chǎn)生的熱量傳遞出去，避免熱量堆積，提高床層吸附效率，另一方面，導(dǎo)熱材料可以充當(dāng)傳統(tǒng)粘結(jié)劑的作用，固化后既能增加復(fù)合材料的強(qiáng)度，又避免了因使用傳統(tǒng)粘結(jié)劑對(duì)多孔材料原有孔結(jié)構(gòu)的影響，維持了吸附材料的吸附性能。此外，形狀可塑性高的泡沫金屬作為骨架，可以適應(yīng)不同床層的填充要求，也能進(jìn)一步提升床層的導(dǎo)熱性能，同時(shí)采用沉積法可以避免擠壓導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受損的問(wèn)題。該材料的制備過(guò)程簡(jiǎn)單，原材料易得，具備大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用的前景。

技術(shù)特征：

1.一種吸附vocs的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包括泡沫金屬，以及填充在泡沫金屬骨架內(nèi)的導(dǎo)熱吸附材料；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述泡沫金屬的孔隙率為80-95％，平均孔徑為0.1-10mm，抗壓強(qiáng)度不低于250kpa；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述導(dǎo)熱材料選自碳化硅、石墨、氧化石墨烯、高導(dǎo)熱有機(jī)硅脂和高導(dǎo)熱有機(jī)硅凝膠中的一種或兩種以上；

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述多孔材料選自活性炭、分子篩、硅膠和mofs材料中的一種或兩種以上；

5.一種權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的吸附vocs的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述有機(jī)溶劑選自甲醇、乙醇、n,n-二甲基甲酰胺、二氯甲烷和1,2-二氯乙烷中的一種或兩種以上；

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述導(dǎo)熱材料混合物中導(dǎo)熱材料的含量為10-80wt％。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述漿狀混合物中多孔材料的含量為10-80wt％。

9.根據(jù)權(quán)利要求5、6或8所述的制備方法，其特征在于，所述泡沫金屬的用量與所述多孔材料的用量的重量比為0.15-0.2:1；

10.根據(jù)權(quán)利要求5或9所述的制備方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述沉降的時(shí)間為4-20h。

11.權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的吸附vocs的復(fù)合材料在吸附vocs中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及VOCs治理領(lǐng)域，公開(kāi)了一種吸附VOCs的復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。所述復(fù)合材料包括泡沫金屬，以及填充在泡沫金屬骨架內(nèi)的導(dǎo)熱吸附材料；所述導(dǎo)熱吸附材料包括多孔材料和導(dǎo)熱材料。本發(fā)明提供的復(fù)合材料具有導(dǎo)熱效果好的特點(diǎn)，同時(shí)可以根據(jù)吸附床層需要隨意調(diào)節(jié)泡沫金屬的形狀和大小，可用于吸附輕烴，例如乙烷、丙烷等小分子。

技術(shù)研發(fā)人員：李建哲,單曉雯,尹樹(shù)孟,李瑩,宋云飛,于輝,陶彬,王潔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9