用於水分吸附和脫附的吸附劑的製作方法

2023-09-17 09:16:30

專利名稱：用於水分吸附和脫附的吸附劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在低於100。C時能輕易吸附和脫附水分，並且吸附
量在吸附條件和脫附條件下相差很大的吸附劑。更具體而言，本發明涉 及一種利用具有納米尺度孔徑和非常大的孔隙體積與比表面積的多孔無 機-有機雜化材料得到的吸附劑。
背景技術：
能夠吸附和脫附水分的吸附劑具有多種用途。舉例來說，除溼器可 以利用在低溫條件下吸水而在高溫加熱條件下脫水的吸附劑。此外，當 吸附劑被用於加熱器中時，加熱器可以在高溫時釋放出在低溫時從外界 環境吸附的水分，從而像加溼器一樣加溼。同樣的，加入了吸附劑的冷 卻器也可以在低溫條件下吸水來降低房間的溼度。其吸收的水分可以通 過高溫加熱而被釋放到外界。應用這些理念的空調機和溼度控制器(恆
溼器)在美國專利6978635、 6959875與6675601中被提出。但是，對於 在這些設備中使用的吸附劑並沒有詳細的說明。提到了矽膠、沸石或者 離子交換劑被用在這些設備中，或者只是陳述了將吸附劑用於這些設備。 而且，這些吸附劑由於具有吸附量小和脫附溫度高於10(TC的缺點，導致
運行成本的升高。
因此，非常需要研發一種即使在低溫下也能脫附水分，並且吸附量 和脫附後的殘留水量相差很大的吸附劑。但是，當吸附量很高時，往往 存在脫附困難的問題；當吸附量小的時候，吸附量和脫附後的殘留水量 之差又很小。通過確認使用一種具有非常大的比表面積的無機-有機雜化 材料，吸附量大，並且大部分吸附的水分能在10(TC以下脫附，從而完成 了本發明。
在本發明中，用於水分吸附劑的無機-有機雜化材料可以定義為一種由中心金屬離子和配位到中心金屬離子的有機配體形成的多孔配位化合 物。該無機-有機雜化材料在框架結構中同時包含有機物質和無機物質， 其代表一種有著分子尺寸或者納米尺寸的孔隙結構的晶態化合物。無機-
有機雜化材料是一個很寬泛的術語， 一般被稱作多孔配位聚合物(Angew. Chem. Int. Ed.， 43， 2334， 2004)或者金屬-有機框架物(Chem. Soc. Rev., 32, 276,2003)。最近，對此類材料的研究通過分子配位鍵和材料化學之間的 組合而有了新進展，而且最近一直在積極地研究這些材料，因為這些材 料因其高比表面積和分子尺度或者納米量級的孔隙而可以用作多用途的 納米材料。
這些材料可以有多種方法合成。通常的合成方法包括室溫溶劑擴散， 在水溶劑存在的情況下的高溫水熱合成，或者使用有機溶劑的溶劑熱合 成(Microporous Mesoporous Maters.， 73， 15， 2004; Accounts of Chemical Research, 38, 217, 2005)。
類似於包括沸石或者介孔材料在內的無機多孔材料的合成，無機-有
機雜化材料的合成可以如下實施在水或者合適的溶劑處在比合成中使 用的溶劑的沸點更高的溫度的條件下，在自生壓力下進行。換句話說， 類似於沸石或者介孔材料，無機-有機雜化材料是把反應物質裝入比如高 壓釜等高壓反應器後在高溫條件下持續數天而合成得到的。提供高溫的 熱源一般是傳統的電加熱。比如說， 一個裝有反應前體(包括金屬鹽、 有機配體和水或者其他溶劑)的高壓釜，用電加熱器或者電熱烘箱在恆 定溫度加熱。但是，先前的用電加熱的技術方案由於其反應時間長，並
不經濟。而且，這種方法無法提供尺寸小於500納米或者更優選小於100納 米的無機-有機雜化材料，因為當反應時間縮短以獲得小晶體顆粒時，會 得到非晶態的無機-有機雜化材料。
因此，在本發明中，為了克服上述的問題，以微波作為加熱源而獲 得無機-有機雜化材料。因為微波加熱可以得到小顆粒，當被用作吸附劑 時，這種小顆粒具有易擴散的優點。而且，這種小顆粒容易製成薄膜(thin film)、厚膜(thick film)或者膜片(membrane)。另一方面，微波加熱合 成可以提高水分吸附劑的性能，因為吸附劑的親水性和疏水性都得到了提高。所以，無機-有機雜化材料可以在將包含金屬鹽、有機配體和如水 或有機溶劑等溶劑的前體密封之後在自生壓力下使用微波加熱而得到。 而且，無機-有機雜化材料可由微波加熱連續合成
發明內容
技術問題
因此，本發明的目的是研發一種對於水有高吸附量，並且在較低的 溫度下容易脫附水分的吸附劑；以及研發一種使用無機-有機雜化材料的
具有出色的吸附量和吸附特性的吸附劑。所以，本發明的目的就是研發 容易吸附和脫附水分的吸附劑，並使用如此得到的吸附劑來控制溼度。 並且，本發明的另一目的是提供該吸附劑的製備方法。
技術方案
本發明涉及一種水分吸附劑，特別是使用有著納米尺度孔隙的多孔 無機-有機雜化材料的吸附劑。
本發明通過使用即使在低溫也能輕易脫水並且高溫吸附量與低溫吸 附量相差很大的無機-有機雜化材料，提供了 一種吸附劑。
本發明的吸附劑具有大於1000 m2/g的比表面積，大於1.0 mL/g的 孔隙體積，孔隙尺寸為0.5 nm 2 nm，並且吸附劑的框架結構由有機物 質與無機物質組成。優選的是吸附劑具有的(100。C吸附量)/(室溫吸附量) 的比值小於0.2。
如果比表面積和孔隙體積小於上文所述的數值，則作為水分吸附劑 的效率很低。雖然效率隨著比表面積和孔隙體積的增大而增大，但一般 方法能達到的實際極限是約10000 m2/g的比表面積與10 mL/g的孔隙體 積。如果孔隙尺寸小於0.5 run,則吸附和脫附所需時間會很長，因為吸 附和脫附的速度較低。相反地，如果孔隙尺寸大於2nm，則吸附劑的結 構變得不穩定，吸附劑也會有不穩定的缺點。
此外， 一種先前報導的吸附劑具有在低溫下脫附效率低的缺點，因 為在100"以下脫附的吸附水少於50%，而且其(100。C吸附量)/(室溫吸附 量)的比值在0.5到1.0之間。另一方面，本發明的吸附劑在10(TC以下脫附了至少80%的吸附水。
具體而言，本發明的吸附劑是金屬對苯二甲酸鹽類物質，所述金屬
為鉻、鋁、鐵等。
本發明的吸附劑的製備方法是將金屬前體、選自苯二甲酸、苯三甲 酸等的有機物質與溶劑添加到反應器中；密封反應器；之後將反應器加 熱至高溫。反應溫度由微波加熱保持，而反應壓力由自生壓力保持。


圖1與圖2展示了實施例中得到的對苯二甲酸鉻的掃描電子顯微鏡 (SEM)圖像。圖1與圖2分別是從實施例1與實施例3得到的對苯二甲酸 鉻的掃描電子顯微鏡圖像。
圖3展示了實施例中得到的對苯二甲酸鉻的X射線衍射(XRD)圖樣。 圖3a與圖3b分別是從實施例2與實施例3得到的對苯二甲酸鉻的X射 線衍射圖樣。
圖4展示了從實施例2得到的對苯二甲酸鉻的氮氣與苯吸附等溫曲線。
圖5展示了從實施例3得到的對苯二甲酸鉻製成的吸附劑的水分脫 附特性。該圖顯示大部分吸附的水分在低於70。C的溫度脫附。
具體實施例方式
本發明將被更詳細的描述如下
用作本發明的吸附劑的無機-有機雜化材料由包括以下步驟的方法 合成
1. 製備包括混合金屬前體、能被用作配體的有機物質和溶劑的反應 混合物的步驟；和
2. 用頻率在0.3 GHz 300GHz的微波進行輻射從而加熱至IO(TC之
上的步驟。
由以上方法合成的無機-有機雜化材料具有納米級別的孔隙尺寸，並 且粒徑均一。該無機-有機雜化材料的平均粒徑小於500 nm，優選為10 nm 500nm，更優選為小於200nm，進一步優選為小於100nm，最優選為小 於50 nm。本發明得到的無機-有機雜化材料處於粉末、厚膜、薄膜或膜 片的形態。
膜片或薄膜狀的多孔無機-有機雜化材料可以通過將基質浸泡在以 上提到的反應混合物中，之後進行微波輻射來合成。
300 MHz 300 GHz的任何微波都適用於加熱該反應混合物。使用已被廣 泛商用的頻率在2.45 GHz或0.915 GHz的微波是簡單而且有效的。
金屬物質，作為多孔無機-有機雜化材料的成分之一，可以是如Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Mn、 Re、 Fe、 Ru、 Os、 Co、 Rh、 Ir、 Ni、 Pd、 Pt、 Cu、 Ag、 Au、 Zn、 Cd、 Hg、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 Sc、 Y、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Si、 Ge、 Sn、 Pb、 As、 Sb和Bi等任意的金屬材料。 容易形成配位化合物的過渡金屬適用於本發明。在過渡金屬中，Cr、 Ti、 V、 Mn、 Fe、 Co、 Ni和Cu更加合適，Cr是最合適的。容易形成配位化 合物的主族元素和鑭系元素也可被用作金屬成分。在主族元素中Al和Si 是合適的金屬成分，而Ce和La是鑭系元素中合適的金屬成分。金屬單 質本身或者任何的含有金屬成分的化合物都可以用作金屬前體。
無機-有機雜化材料的另一個成分是有機物質，被稱為連接物。任 何有機分子，只要它含有能夠配位到金屬中心的官能團，都可以作為多 孔無機-有機雜化材料的另一個成分，即連接物。能夠配位到金屬的官能 團為羧酸基、羧酸根、氨基(-NH2)、亞氨基、醯胺基(-CONH2)、磺酸 基(S03H)、磺酸根(-S(V)、 二硫代甲酸基(-CS2H)、 二硫代甲酸根(-CS2—)、 吡啶、吡嗪等。有多個配位點的多齒配位體，例如二齒配體與三齒配體， 適合用來製備穩定的多孔無機-有機雜化材料。只要具有配位點，諸如陽 離子化合物、陰離子化合物和中性化合物等任何的有機分子都是適用的， 無論它帶有何種電荷。舉例來說，例如聯吡啶和吡嗪等中性分子和比如 對苯二甲酸根、萘二甲酸根、苯三甲酸根、戊二酸根與丁二酸根等陰離 子分子都是適用的。如對苯二甲酸根等含有芳香環的離子、如甲酸根等 不含有芳香環的離子和如環己基二甲酸根等含有非芳香環的離子都是合適的羧酸根陰離子。不僅僅是含有配位點的有機物質，而且含有能在反 應條件下轉換為適合配位的狀態的潛在位點的有機物質，都可以用作有 機前體。舉例來說，例如對苯二甲酸等有機酸就可以使用，因為在反應
條件下它可以被轉換為對苯二甲酸根從而配位到金屬中心。典型的有機 物質包括苯二甲酸、萘二甲酸、苯三甲酸、萘三甲酸、吡碇二甲酸、聯 吡碇二甲酸、甲酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二 酸、環己基二甲酸等等。上述酸的陰離子也是適用的。吡嗪和聯吡啶是 可以被用作有機配體的中性物質。兩種以上的上述有機部分的混合物也 是適用的。
對苯二甲酸鉻、對苯二甲酸釩、對苯二甲酸鐵是典型的多孔無機-有 機雜化材料的實例，而對苯二甲酸鉻則是為人熟知的多孔無機-有機雜化 材料之一。具有巨大比表面積與較大的孔隙尺寸的立方晶系的對苯二甲 酸鉻具有極大的商業吸引力，並且具有高效率。
除了金屬組分和有機配體，合適的溶劑也是合成多孔無機-有機雜化 材料所必需的。對於溶劑來說，水、如甲醇、乙醇和丙醇等醇類、如丙 酮和丁酮等酮類以及如己烷、庚烷、辛烷等烴類都是適用的。上述溶劑 的混合物也可使用，而水是最適合的溶劑。
有時，如HF等含氟物質是合成無機-有機雜化材料所必需的。氟化 氨、LiF、 NaF、 KF、 CsF等也可以使用。因為對合成無機-有機雜化材料 而言一般優選酸性條件，所以HF是優選的含氟成分。
反應溫度沒有任何實際限制。但是，溫度高於IO(TC比較合適，100 250。C的溫度更合適，150 22(TC的溫度最合適。當反應溫度過低時，反 應速率過低，生產率也過低。而反應溫度過高時，因為反應速率過快， 會形成密實無孔的物質和通過副反應產生雜質。而且，當反應溫度過高 時，製造高壓反應器的成本很高。反應壓力沒有任何限制條件。在反應 溫度和自生壓力條件下進行反應是比較方便的。並且，可以通過加入惰 性氣體，比如氮氣或氦氣，使反應在增壓的情況下進行。
反應可以在分批模式或者連續模式下進行。分批模式操作適合小規 模的生產，因為單位時間的生產量低；而連續模式適用於多孔無機-有機雜化材料的大規模生產，雖然投資成本高。分批模式操作的反應時間為
l分鐘 8小時。當反應時間過長時，副產品會混雜在產品當中，並且因 為晶體生長，造成很難得到納米顆粒。相反地，反應時間過短時，轉化 率就低。反應時間在1分鐘到60分鐘之間更為合適。對於連續反應而言， 停留時間在1分鐘到60分鐘之間是合適的。停留時間過長時，副產品會 混雜在產品當中，很難得到納米顆粒。停留時間較長時，單位時間的生 產量低。相反地，停留時間較短時，反應轉化率就低。停留時間在1分 鍾到20分鐘之間更為合適。分批模式反應期間，可以對反應混合物進行 攪拌，100rpm 1000rpm的攪拌速度是合適的。反應可以在靜態進行， 並且靜態的反應因其低投資成本和易操作性而更為合適。
因為使用微波的反應速度非常快，並且均勻的或者成核的反應混合 物有利於反應，所以可取的是對預處理過的反應混合物進行微波輻射。 當對未經預處理的反應混合物進行微波輻射時，即使工藝會簡化，但反 應速度低，或者會有雜質混入，或者晶體尺寸不均勻。
預處理可由超聲波處理或者劇烈混合來完成。預處理溫度適於在室 溫與反應溫度之間。預處理溫度太低會造成預處理效果太小，而預處理 溫度太高，則需要非常複雜的預處理用設備，而且可能伴生雜質。長於 1分鐘的預處理時間是適合的。對於超聲波預處理來說，預處理時間在 1分鐘與5小時之間更為合適，而對於劇烈攪拌來說，5分鐘以上的預處 理更為合適。如果預處理時間過短，則預處理效果太小，而預處理時間 過長，預處理的效率又較低。使用超聲波的預處理在預處理時間和反應 混合物的均勻性方面是有效的。
而且，多孔無機-有機雜化材料的厚膜、薄膜或膜片可以通過將基質 浸泡在以上提到的反應混合物中之後進行微波輻射來製得；也可以通過 包括在製備多孔無機-有機雜化材料之後進行絲網印刷的利用粘合劑的方 法來製得。多孔無機-有機雜化材料的厚膜、薄膜或膜片對於吸附劑與水 分之間的相互作用的容易性來說是必要的，使用它們可以大幅改善吸附 和脫附的性能。基質可以是氧化鋁、矽、玻璃、氧化銦錫(ITO)、氧化銦 鋅(IZO)或者耐熱聚合物。任何的經表面處理的上述基質更為合適。以下的具體的實施例是以描述本發明為目的的，它們不應該被解釋 為對如所附權利要求所限定的本發明的範圍的限制。
實施例1 (Cr-BDCA-1)
以Cr(N03)39H20,、 HF水溶液、1,4-苯二甲酸(BDCA)與水，配製摩 爾組成為Cr : HF : BDCA : H20=1 : 1 : 1 : 275的反應混合物。將該反應混 合物裝入特氟隆反應器中，並用超聲波預處理一分鐘，以使混合物均勻 化並促進成核。將裝有預處理過的反應混合物的特氟隆反應器放入微波 烘箱(CEM， Mars-5)中。在微波輻射(2.45 GHz)下在3分鐘內反應溫度到達 210°C，然後，在該反應溫度在微波輻射下使合成進行1分鐘。通過冷卻 至室溫、離心、用去離子水洗滌然後乾燥從而回收多孔無機-有機雜化材 料，即對苯二甲酸鉻，縮寫Cr-BDCA-l。 XRD結果顯示出位於3.3、 5.2、 5.9、 8.5、 9.1 (20)的特徵衍射峰，確認得到的是立方晶系的對苯二甲酸鉻。 圖1顯示了本實施例中得到的Cr-BDCA-l的SEM (掃描電子顯微鏡)圖 像，其顯示了具有1.3nm的平均孔徑的晶體，該晶體大小非常均一，為 30nm 40nm。這些結果說明，通過充分預處理和微波輻射，可以在短 反應時間內非常高效地製得多孔無機-有機雜化材料。
實施例2 (Cr-BDCA-2)
進行多孔無機-有機雜化材料的合成，除了省略超聲預處理和反應時 間改為2分鐘外，其他條件與實施例1相同。圖3a的X射線衍射圖譜顯 示得到的材料的結構與實施例1相同，SEM圖像確認製得的多孔無機-有機雜化材料具有40 nm 50 nm的均一尺寸。該多孔無機-有機雜化材 料在真空條件下在150'C進行抽氣後，在相對壓力0.5的條件下(P/Pc^0.5， 液氮溫度)，具有的氮氣吸附量為1050 mL/g或者46.9 mmol/g。並且，該 多孔無機-有機雜化材料在3(TC和相對壓力為0.5 (P/Po-0.5)的條件下，具 有較高的苯吸附量(16mmol/g)。此時，該多孔無機-有機雜化材料的平均 孔徑為1.3nm。氮氣與苯的吸附等溫曲線示於圖4中。
本實施例的無機-有機雜化材料的比表面積與孔隙體積分別為 3700 mVg和1.9mL/g。所以，本實施例合成的納米晶體多孔無機-有機雜 化材料，即對苯二甲酸鉻，具有非常高的吸附量，晶態的多孔無機-有機雜化材料可被成功用作吸附劑、催化劑、催化劑載體等。
實施例3 (Cr-BDCA-3)
進行多孔無機-有機雜化材料的合成，除了反應時間改為40分鐘外， 其他條件與實施例2相同。圖3b的X射線衍射圖譜顯示得到的材料的結 構與實施例l相同，SEM圖像(圖2)確認製得的多孔無機-有機雜化材 料具有200nm的均一尺寸，儘管晶體尺寸已經比實施例2中的尺寸增大 了許多。此材料的比表面積與孔隙體積分別為3900 m2/g和2.1 mL/g。
實施例4 (Fe-BDCA-1)
進行多孔無機-有機雜化材料的合成，除了以FeCl3替換 Cr(N03V9H20夕卜，其他條件與實施例2相同。X射線衍射圖譜顯示得到 的材料的結構與實施例1相同，SEM圖像確認製得的多孔無機-有機雜化 材料具有50 nm 100 nm的均一尺寸。
實施例5 (V-BDCA-1)
製備多孔無機-有機雜化材料，除了以VC13替換0<N03)39H20外， 其他條件與實施例2相同。X射線衍射圖譜顯示得到的材料的結構與實 施例1相同，SEM圖像確認製得的多孔無機-有機雜化材料具有50nm 80nm的均一尺寸。
實施例6 (Cr-BDCA-1薄膜)
以Cr(N03)39H20、 HF水溶液、1,4-苯二甲酸(BDCA)與水，配製摩 爾組成為Cr : HF : BDCA : H20=1 :1:1 : 275的反應混合物。將該反應混 合物裝入特氟隆反應器，並將氧化鋁板豎直放入反應混合物中。將裝有 反應混合物和氧化鋁板的特氟隆反應器放入微波烘箱中(CEM, Mars-5)， 在微波輻射(2.45 GHz)下在3分鐘內反應溫度到達21(TC，然後，在該反 應溫度在微波輻射下使合成進行30分鐘。通過冷卻至室溫、離心、用去 離子水洗滌然後乾燥從而回收多孔無機-有機雜化材料，即對苯二甲酸鉻， 縮寫Cr-BDCA-l (粉末與薄膜)。該薄膜的X射線衍射圖譜與實施例3 的圖譜非常相似。這些結果說明可以直接製得多孔無機-有機雜化材料的 薄膜。
實施例7 (Cr-BDCA:水分吸附與脫附特性)將由實施例3得到的Cr-BDCA放入一個盛有飽和氯化銨水溶液的幹 燥器的上部。將此Cr-BDCA放置三天來充分吸收水分，之後使用TGA (熱重分析儀)測量水分的脫附量與脫附溫度。如圖5所示，分別在 60°C、 65°C、 7(TC脫附了相當於總重量的約37。/。、 43%、 45%的水分，超 過300'C時發生了由於Cr-BDCA結構破壞所造成的質量減少。由圖5可 知，Cr-BDCA的水分吸收量是很大的，Cr-BDCA的總重量的約45°/。 50% 是水。而且，Cr-BDCA具有很高的脫附量，因為在70。C以下的溫度有超 過90%的吸附水分發生脫附。
實施例8 (Cr-BDCA:水分吸附實驗)
將實施例3所獲得的Cr-BDCA在真空下在150。C進行乾燥以後，對 其進行了重量分析方式的水分吸附實驗。在相對溼度21.4%時，基於吸附 劑重量的吸附量為0.04 g/g，非常低。因此，由此可知Cr-BDCA在低溼 度下不易吸收水分。由此可知，Cr-BDCA將基於這些特性和在IO(TC以 下的溫度的易脫附性，在加溼和除溼工藝中顯示出優異的性能。
比較例1 (矽膠水分吸附與脫附特性)
像實施例7 —樣，對水分的吸附和脫附特性進行了分析，不同之處 是以矽膠替換了 Cr-BDCA。在70。C時脫附量僅有15%，達到30%水分脫 附需要115'C的高溫。
工業實用性
如上所述，由本發明所合成的多孔無機-有機雜化材料在IO(TC以下 的較低溫度時具有很高的水分吸附與脫附量，體現出了此種雜化材料在 除溼器、加溼器、冷卻器與加熱器中的實用性。更特別的是，正是由於 比較低的脫附溫度，使用此種多孔無機-有機雜化材料的設備的運行成本 會降低許多。
權利要求
1. 一種使用無機-有機雜化材料製成的水分吸附劑，所述水分吸附劑1)由金屬前體與選自有機化合物的配體之間的反應合成；且2)具有大於1000m2/g的比表面積；且3)具有大於1. 0mL/g的孔隙體積；且4)孔隙尺寸為0. 5nm～2nm。
2. 如權利要求1所述的水分吸附劑，其中，所述無機-有機雜化材料 具有的10(TC吸附量/室溫吸附量的比值小於0.2。
3. 如權利要求1所述的水分吸附劑，其中，平均粒度小於500nm。
4. 如權利要求1所述的水分吸附劑，其中，所述金屬前體為一種或 多種的金屬或者一種或多種的金屬化合物，所述金屬選自Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Mn、 Re、 Fe、 Ru、 Os、 Co、 Rh、 Ir、 Ni、 Pd、 Pt、 Cu、 Ag、 Au、 Zn、 Cd、 Hg、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 Sc、 Y、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Si、 Ge、 Sn、 Pb、 As、 Sb或者Bi;所述金屬化合物含有選自Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Mn、 Re、 Fe、 Ru、 Os、 Co、 Rh、 Ir、 Ni、 Pd、 Pt、 Cu、 Ag、 Au、 Zn、 Cd、 Hg、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 Sc、 Y、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Si、 Ge、 Sn、 Pb、 As、 Sb或者Bi中的一種或多種 成分。
5. 如權利要求1所述的水分吸附劑，其中，所述有機化合物是含有 選自羧酸基、羧酸根、氨基(-NH2)、亞氨基、醯胺基(-CONH2)、磺酸基 (-S03H)、磺酸根(-S(V)、 二硫代甲酸基(-CS2H)、 二硫代甲酸根(-CS2')、 吡啶或者吡嗪中的一種或者多種官能團的分子或者分子混合物。
6. 如權利要求5所述的水分吸附劑，其中，含有羧酸基官能團的所 述有機化合物選自苯二甲酸、萘二甲酸、苯三甲酸、萘三甲酸、吡碇二 甲酸；聯吡碇二甲酸、甲酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二 酸、庚二酸和環己基二甲酸。
7. 如權利要求6所述的水分吸附劑，其中，所述多孔無機-有機雜化材料是選自對苯二甲酸鉻、對苯二甲酸鐵或者對苯二甲酸釩中的一種。
8. 如權利要求7所述的水分吸附劑，其中，所述多孔無機-有機雜化 材料是對苯二甲酸鉻。
9. 如權利要求8所述的水分吸附劑，其中，所述多孔無機-有機雜化 材料是具有孔隙的立方晶系的對苯二甲酸鉻。
10. 如權利要求1 9中任一項所述的水分吸附劑，其中，所述無機 -有機雜化材料由包括以下步驟的工序合成1) 通過混合金屬前體、能被用作配體的有機化合物和溶劑來製備反 應混合物的步驟；和2) 通過對步驟1)的反應混合物進行微波頻率為0.3 GHz 300 GHz 的微波輻射從而加熱至100。C以上的步驟。
11. 如權利要求10所述的水分吸附劑，其中，所述多孔無機-有機雜 化材料的加熱溫度為100°C 250°C。
12. 如權利要求10所述的水分吸附劑，其中，在步驟1與步驟2之 間，額外地對所述反應混合物通過1分鐘以上的超聲波處理或者通過5分 鍾以上的攪拌進行處理。
13. 如權利要求1所述的水分吸附劑，其中，所述多孔無機-有機雜 化材料呈厚膜狀、薄膜狀或者膜片狀。
14. 如權利要求13所述的水分吸附劑，其中，厚膜狀、薄膜狀或者 膜片狀的所述多孔無機-有機雜化材料通過以下方法製備將氧化鋁、矽、 玻璃、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)或者耐熱性聚合物浸入所述反應混 合物中，然後微波加熱；或者將表面處理過的氧化鋁、矽、玻璃、氧化 銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)或者耐熱聚合物浸入所述反應混合物中，然後 微波加熱。
全文摘要
本發明涉及一種利用具有高比表面積並且具有分子或納米尺度孔徑的多孔無機-有機雜化材料得到的吸附劑。具體地說，本發明涉及一種水分吸附劑，該水分吸附劑即使在低於100℃時也能輕易吸附-脫附，其吸附量高，並且當被加熱到低於100℃時也表現出高的脫附量。本發明的吸附劑可用於加溼器、除溼器、冷卻器和加熱器。本發明亦涉及到一種使用所述吸附劑來控制溼度的技術。
文檔編號B01J20/02GK101421034SQ200780013511
公開日2009年4月29日 申請日期2007年3月7日 優先權日2006年3月10日
發明者張鐘山, 鄭成和, 黃璄圭 申請人:韓國化學研究院