本发明涉及气体分离，具体为一种mof材料nuc-200在二氧化碳/甲烷和二氧化碳/氮气混合气分离中的应用。
背景技术：
1、当前世界经济发展所采用的主要能源包括煤、石油、天然气在内的化石能源，由于其是不可再生资源，储量有限，随着人类社会的飞速发展，化石能源已经日渐短缺，面临能源短缺的危机。包括沼气在内的生物气可以作为化石能源的重要补充，沼气中的主要成分为甲烷和二氧化碳且均为温室气体，如果不加以利用直接排放到大气中会进一步加剧温室效应，而掺杂有二氧化碳的沼气会影响沼气的开发与利用，故在沼气的开发与利用之前需对二氧化碳与甲烷进行分离处理；此外，常规天然气在管道运输中也要求除去存在的二氧化碳杂质，这是因为二氧化碳的存在不仅会造成天然气燃烧热值的下降，也会腐蚀管道，因此天然气在运输之前必须经过二氧化碳的除杂，故无论是常规天然气的运输还是生物沼气的开发与利用，目前都涉及到二氧化碳/甲烷混合气的分离。
2、另外，在火力发电、钢铁、水泥等行业会排放大量的二氧化碳，通过二氧化碳捕集、利用与封存（ccus）是实现二氧化碳减排的有力方式，其中涉及到的燃烧后二氧化碳捕集被认为是实现上述行业二氧化碳减排的最重要技术路线之一，面对的分离目标主要是二氧化碳/氮气混合气的分离。
3、因此，实现高效率的甲烷纯化与利用二氧化碳的捕集对当前社会经济发展以及减轻温室效应实现“双碳目标”具有极其重要的意义。
4、工业中较为成熟的低温精馏技术由于需要在高压低温，多步精馏塔中进行分离，分离能耗极高；溶剂吸收技术虽然选择性高，去除深度高，但是存在溶剂处理，设备腐蚀等系列问题；膜分离技术占地面积小，操作灵活，但是选择性不足，分离纯度较低，并且大规模的制膜工艺仍然需要进一步的研发限制了其应用；而以吸附剂为核心的变压吸附技术，对混合气吸附选择性高、分离产品气纯度高、绿色环保、分离能耗低等优势具有极其重要的应用价值和前景，而变压吸附技术的关键是制备或选择出吸附容量与吸附选择性兼备，制备成本低，结构稳定性好、循环使用寿命长的高效吸附剂。
5、金属有机骨架（mof）由于其具有高比表面积、孔尺寸可调节、孔道表面易于功能化修饰等诸多优点而被人们广泛应用于构筑高效吸附剂用以解决上述分离难题，常规引入不饱和金属位点和胺基表面修饰虽可以显著提升二氧化碳吸附容量，但是由于该吸附剂吸附热过高，后续通过吸附的气体通过真空脱附较困难，即可能还需要加热，吸附剂的再生能耗较高，相关内容如文献mcdonald t m , lee w r , mason j a ,et al.capture ofcarbon dioxide from air and flue gas in the alkylamine-appended metal-organicframework mmen-mg2(dobpdc).[j].journal of the american chemical society,2012, 134(16):7056.doi:10.1021/ja300034j中所述，同时，该类型的吸附剂在潮湿环境下的结构稳定性较差，会显著降低吸附剂的分离性能。
技术实现思路
1、本发明为了解决现有的用于分离二氧化碳混合气的吸附剂的再生能耗较高以及吸附剂在潮湿环境下的结构稳定性较差的问题，故提供了一种mof材料nuc-200在二氧化碳/甲烷和二氧化碳/氮气混合气分离中的新应用。
2、本发明是采用如下技术方案实现的：
3、一种mof材料nuc-200在二氧化碳/甲烷混合气分离中的应用，其中，mof材料nuc-200的制备方法包括如下步骤：1）将乙酸锌、4,5-二氰基咪唑依次加入甲醇中并搅拌溶解形成混合溶液；2）在混合溶液中加入氨水后搅拌持续反应一段时间出现白色固体沉淀物；3）将白色固体沉淀物过滤并用甲醇进行洗涤，干燥后得到白色固体吸附剂mof材料nuc-200。
4、进一步地，乙酸锌，4,5-二氰基咪唑，甲醇，氨水的摩尔比为1:2:0.57：0.002。
5、进一步地，mof材料nuc-200的制备方法的步骤2）中，步骤2）中，搅拌温度为0℃~40℃，搅拌时间不少于18 h。
6、进一步地，mof材料nuc-200在二氧化碳/甲烷混合气分离时的具体步骤包括如下：1）将二氧化碳/甲烷通入装有活化后的mof材料nuc-200的吸附柱中，在出口位置直接收集高纯度甲烷；2）通过真空脱附法收集被mof材料nuc-200吸附的二氧化碳。
7、进一步地，分离时的具体步骤1）中，二氧化碳/甲烷混合气通入吸附柱时的压力为1.01 bar，流速为1 ml/min，室内温度为25℃。
8、一种mof材料nuc-200在二氧化碳/氮气混合气分离中的应用，其中，mof材料nuc-200的制备方法包括如下步骤：1）将乙酸锌、4,5-二氰基咪唑依次加入甲醇中并搅拌溶解形成混合溶液；2）在混合溶液中加入氨水后搅拌持续反应一段时间出现白色固体沉淀物；3）将白色固体沉淀物过滤并用甲醇进行洗涤，干燥后得到白色固体吸附剂mof材料nuc-200。
9、进一步地，乙酸锌，4,5-二氰基咪唑，甲醇，氨水的摩尔比为1:2:0.57：0.002。
10、进一步地，mof材料nuc-200的制备方法的步骤2）中，步骤2）中，搅拌温度为0℃~40℃，搅拌时间不少于18 h。
11、进一步地，mof材料nuc-200在二氧化碳/氮气混合气分离时的具体步骤包括如下：1）将二氧化碳/氮气通入装有活化后的mof材料nuc-200的吸附柱中，在出口位置直接收集高纯度甲烷；2）通过真空脱附法收集被mof材料nuc-200吸附的二氧化碳。
12、进一步地，分离时的具体步骤1）中，二氧化碳/氮气混合气通入吸附柱时的压力为1.01 bar，流速为1 ml/min，室内温度为25℃。
13、本发明所产生的有益效果如下：1）通过室温搅拌法制备的本发明中的mof材料nuc-200是由一维链堆叠形成的微孔三维结构，合成过程中原配体4,5-二氰基咪唑发生了醇解，部分氰基转变成亚胺酯基，因此在狭窄的孔道结构中分布有丰富的极性基团氰基和亚胺酯基，可与极性更大的二氧化碳形成较强的相互作用；2）单组分吸附等温线表明mof材料nuc-200实现了对二氧化碳/甲烷和二氧化碳/氮气的尺寸筛分，具有较高的吸附选择性和吸附比；3）动态分离试验证明该材料的共吸附时间几乎为零，甲烷或者氮气很快从吸附柱中穿出，而二氧化碳具有较长的穿透时间，实现了对二氧化碳/甲烷和二氧化碳/氮气混合气的高效分离；4）该材料具有优异的二氧化碳吸附循环使用性能，在长时间放置和在一定湿度环境下均不会损失原有的二氧化碳吸附性能；5）该材料的吸附热低，再生能耗低。
1.一种mof材料nuc-200在二氧化碳/甲烷混合气分离中的应用，其中，mof材料nuc-200的制备方法包括如下步骤：1）将乙酸锌、4,5-二氰基咪唑依次加入甲醇中并搅拌溶解形成混合溶液；2）在混合溶液中加入氨水后搅拌持续反应一段时间出现白色固体沉淀物；3）将白色固体沉淀物过滤并用甲醇进行洗涤，干燥后得到白色固体吸附剂mof材料nuc-200。
2.根据权利要求1所述的一种mof材料nuc-200在二氧化碳/甲烷混合气分离中的应用，其特征在于，乙酸锌、4,5-二氰基咪唑、甲醇、氨水的摩尔比为1:2:0.57：0.002。
3.根据权利要求2所述的一种mof材料nuc-200在二氧化碳/甲烷混合气分离中的应用，其特征在于，步骤2）中，搅拌温度为0℃~40℃，搅拌时间不少于18 h。
4.根据权利要求3所述的一种mof材料nuc-200在二氧化碳/甲烷混合气分离中的应用，其特征在于，分离时的具体步骤包括如下：1）将二氧化碳/甲烷通入装有活化后的mof材料nuc-200的吸附柱中，在出口位置直接收集高纯度甲烷；2）通过真空脱附法收集被mof材料nuc-200吸附的二氧化碳。
5.根据权利要求4所述的一种mof材料nuc-200在二氧化碳/甲烷混合气分离中的应用，其特征在于，分离时的具体步骤1）中，二氧化碳/甲烷混合气通入吸附柱时的压力为1.01bar，流速为1 ml/min，室内温度为25℃。
6.一种mof材料nuc-200在二氧化碳/氮气混合气分离中的应用，其中，mof材料nuc-200的制备方法包括如下步骤：1）将乙酸锌、4,5-二氰基咪唑依次加入甲醇中并搅拌溶解形成混合溶液；2）在混合溶液中加入氨水后搅拌持续反应一段时间出现白色固体沉淀物；3）将白色固体沉淀物过滤并用甲醇进行洗涤，干燥后得到白色固体吸附剂mof材料nuc-200。
7.根据权利要求6所述的一种mof材料nuc-200在二氧化碳/氮气混合气分离中的应用，其特征在于，乙酸锌，4,5-二氰基咪唑，甲醇，氨水的摩尔比为1:2:0.57：0.002。
8.根据权利要求7所述的一种mof材料nuc-200在二氧化碳/氮气混合气分离中的应用，其特征在于，步骤2）中，搅拌温度为0℃~40℃，搅拌时间不少于18 h。
9.根据权利要求8所述的一种mof材料nuc-200在二氧化碳/氮气混合气分离中的应用，其特征在于，分离时的具体步骤包括如下：1）将二氧化碳/氮气混合气通入装有活化后的mof材料nuc-200的吸附柱中，在出口位置直接收集高纯度氮气；2）通过真空脱附法收集被mof材料nuc-200吸附的二氧化碳。
10.根据权利要求9所述的一种mof材料nuc-200在二氧化碳/甲烷混合气分离中的应用，其特征在于，分离时的具体步骤1）中，二氧化碳/氮气混合气通入吸附柱时的压力为1.01bar，流速为1 ml/min，室内温度为25℃。
