一种用于吸附CO2的微藻系统及其制备方法

技术领域

本发明涉及气体吸附分离新材料领域，尤其是一种用于吸附CO

背景技术

气候变化是人类当前面临的严重挑战，大气中CO

申请号为CN202010442920.4的专利公开了一种利用微藻固化吸附CO

此外，在利用微藻系统进行吸附CO

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种用于吸附CO

本发明的技术方案如下：

一种金属有机框架的制备方法，所述金属有机框架的结构式如下所示：

所述金属有机框架的制备方法包括以下步骤：

S1：将四氯化锆和2-氨基对苯二甲酸按质量分数为1：1～2的比例溶解在DMF溶剂中,然后在磁力搅拌器上搅拌20min～40min，优选30min，并超声震荡脱气10min～20min，优选15min；

S2：将S1中得到的混合溶液倒入容器中，并将容器放置于120℃～200℃，优选120℃，的水热釜中，水热反应12h～24h，优选18h；

S3：反应结束后，经冷却，分别用去离子水、乙醇、丙酮对反应得到的产物进行清洗，然后放置于真空干燥箱中烘干，最后，将所得的产物在420℃～500℃，优选420℃下真空加热50min～80min，优选60min；

S4：将S3中最终得到的产物加入到无水己烷中，再向混合溶液中加入当量的烷基胺，并在磁力搅拌器里搅拌18h～24h，优选24h；

S5：反应结束后，将混合溶液过滤并用无水己烷冲洗反应得到的固体，然后将固体在80℃～120℃，优选100℃的温度下干燥去除残留溶剂，最终得到的灰白色粉末状产物即为所述金属有机框架。

进一步的，步骤S2中，所述容器为聚四氟乙烯容器。

进一步的，其特征在于，步骤S4中，所述产物与所述无水己烷的质量比为1:8～10。

进一步的，步骤S4中，所述产物与所述烷基胺的当量比为1:1～1.5。

进一步的，步骤S4中，所述烷基胺为乙二胺、三乙烯四胺、N，N'-二甲基乙二胺中的一种。

进一步的，所述金属有机框架的孔径为0.8～1.1nm。

进一步的，所述金属有机框架的BET比表面积为650-800m

一种用于吸附CO

A1：将蛋白核小球藻藻种接种至BG11培养液中进行培养，得到蛋白核小球藻藻液；

A2：将制备好的金属有机框架按0.1～0.5g/L，优选0.1g/L的比例加入装有蛋白核小球藻藻液中，并使金属有机框架均匀地分散在蛋白核小球藻藻液中，得到混合溶液；

A3：将A2中得到的混合溶液放置在光照培养箱中并通入CO

进一步的，步骤A3中，所述光照培养箱的条件为：温度25℃～27℃，光照强度3600lx～3800lx，优选3600lx，光照为周期8h～12h，优选12h，所述CO

进一步的，所述微藻选用蛋白核小球藻，优选FACHB-9(购买自中国科学院水生生物研究所)。

本发明有益的技术效果在于：

1、本发明提供的一种用于吸附CO

2、本发明提供的一种用于吸附CO

3、本发明提供的一种用于吸附CO

4、本发明提供的一种用于吸附CO

5、本发明提供的金属有机框架的孔径可以通过控制合成过程中的反应条件和配体结构进行调节能够使金属有机框架适应不同尺寸的蛋白核小球藻的负载和生长需求。

6、本发明提供的金属有机框架是可再生的，并且具有良好的稳定性和耐久性，通过优化制备方法，可以实现低成本和大规模生产，使其在CO

7、本发明提供的金属有机框架具有高热稳定性，具有抗温度变化的能力，并且可以避免负载的小球藻在水中游动时受到外界的干扰，使小球藻能够在恶劣的环境中生长，并且金属有机框架还具有良好的力学性能，能够负载微藻悬浮在溶液中，为小球藻提供良好的生长环境。

附图说明

图1是实施例1和实施例2中在不同水热反应温度下，金属有机框架-烷基附加的UiO-66-NH

图2是实施例2中制得的金属有机框架-烷基胺附加的UiO-66-NH2的比表面积和孔径分布图；

图3是实施例3制得的金属有机框架影响蛋白核小球藻的生长曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

S1：将质量为0.42g的四氯化锆和0.45g的2-氨基对苯二甲酸溶解在50mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，在磁力搅拌器上搅拌30min溶解，超声震荡脱气15min；

S2：将S1中得到的混合溶液倒入聚四氟乙烯中，并将容器放入已升至120℃的水热釜中，水热反应18h；

S3：反应结束后，水热釜自然冷却到室温，用去离子水、乙醇、丙酮对反应得到的产物进行清洗，然后放于真空干燥箱中烘干，最后，将所得的产品在420℃下真空加热60min；

S4：将S3中最终得到的产物加入到无水己烷中(产物与无水己烷的质量比为＝1:10)，再向混合溶液中加入当量的N，N'-二甲基乙二胺(1mL)，并在磁力搅拌器里搅拌24h；

S5：反应结束后，将混合溶液过滤并用无水己烷冲洗反应得到的固体，然后将固体在100℃下干燥去除残留溶剂，最终得到的灰白色粉末状产物即为所述金属有机框架，为烷基胺附加的UiO-66-NH

将S5制得的金属有机框架用于微藻系统的制备

A1：将蛋白核小球藻(FACHB-9，购买自中国科学院水生生物研究所)的藻种接种至BG11培养液中进行培养，得到微藻液；

A2：将制备好的金属有机框架按0.1g/L的比例加入装有微藻液中，并使金属有机框架均匀地分散在微藻液中，得到混合溶液；

A3：将A2中得到的混合溶液放置在光照培养箱(光照培养箱的条件为：温度26℃，光照强度3600lx，光照为周期12h)中并通入体积分数为5％CO

实施例2：

S1：将质量为0.42g的四氯化锆和0.45g的2-氨基对苯二甲酸溶解在50mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，在磁力搅拌器上搅拌30min溶解，超声震荡脱气15min；

S2：将S1中得到的混合溶液倒入聚四氟乙烯中，并将容器放入已升至200℃的水热釜中，水热反应24h；

S3：反应结束后，水热釜自然冷却到室温，用去离子水、乙醇、丙酮对反应得到的产物进行清洗，然后放于真空干燥箱中烘干，最后，将所得的产品在420℃下真空加热60min；

S4：将S3中最终得到的产物加入到无水己烷中(产物与无水己烷的质量比为＝1:10)，再向混合溶液中加入当量的N，N'-二甲基乙二胺(1mL)，并在磁力搅拌器里搅拌24h；

S5：反应结束后，将混合溶液过滤并用无水己烷冲洗反应得到的固体，然后将固体在100℃下干燥去除残留溶剂，最终得到的灰白色粉末状产物即为所述金属有机框架，为烷基胺附加的UiO-66-NH

将S5制得的金属有机框架用于微藻系统的制备

A1：将蛋白核小球藻(FACHB-9，购买自中国科学院水生生物研究所)的藻种接种至BG11培养液中进行培养，得到微藻液；

A2：将制备好的金属有机框架按0.1g/L的比例加入装有微藻液中，并使金属有机框架均匀地分散在微藻液中，得到混合溶液；

A3：将A2中得到的混合溶液放置在光照培养箱(光照培养箱的条件为：温度26℃，光照强度3600lx，光照为周期12h)中并通入体积分数为5％CO

实施例3：

S1：将质量为0.42g的四氯化锆和0.45g的2-氨基对苯二甲酸溶解在50mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，在磁力搅拌器上搅拌30min溶解，超声震荡脱气15min；

S2：将S1中得到的混合溶液倒入聚四氟乙烯中，并将容器放入已升至200℃的水热釜中，水热反应24h；

S3：反应结束后，水热釜自然冷却到室温，用去离子水、乙醇、丙酮对反应得到的产物进行清洗，然后放于真空干燥箱中烘干，最后，将所得的产品在500℃下真空加热60min；

S4：将S3中最终得到的产物加入到无水己烷中(产物与无水己烷的质量比为＝1:10)，再向混合溶液中加入当量的N，N'-二甲基乙二胺(1mL)，并在磁力搅拌器里搅拌24h；

S5：反应结束后，将混合溶液过滤并用无水己烷冲洗反应得到的固体，然后将固体在100℃下干燥去除残留溶剂，最终得到的灰白色粉末状产物即为所述金属有机框架，为烷基胺附加的UiO-66-NH

将S5制得的金属有机框架用于微藻系统的制备

A1：将蛋白核小球藻(FACHB-9，购买自中国科学院水生生物研究所)的藻种接种至BG11培养液中进行培养，得到微藻液；

A2：将制备好的金属有机框架按0.1g/L的比例加入装有微藻液中，并使金属有机框架均匀地分散在微藻液中，得到混合溶液；

A3：将A2中得到的混合溶液放置在光照培养箱(光照培养箱的条件为：温度26℃，光照强度3600lx，光照为周期12h)中并通入体积分数为5％CO

在实施例1中，制备了金属有机框架-烷基胺附加的UiO-66-NH

如图1所示，图中显示了实施例1和实施例2中在不同温度下对于合成金属有机框架-UiO-66-NH

图2显示了实施例2合成的金属有机框架-烷基胺附加的UiO-66-NH

在实施例3中，与实施例2同样使用了高温条件制备了金属有机框架-烷基胺附加的UiO-66-NH

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。