[發明專利]一種納米孔洞金屬-有機骨架材料的巰基功能化方法及用途

無效

• 申請號: 201110253179.8
• 申請日: 2011-08-30
• 公開（公告）號: CN102949980A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 裘靈光;柯飛;姜霞
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;B01D15/00
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技術領域

本發明屬于一種納米孔洞金屬-有機骨架材料的巰基功能化方法及其在重金屬離子去除中的應用。

背景技術

具有納米孔洞金屬-有機骨架材料是近年來得到迅速發展的一類新型多孔材料，這類材料是以過渡金屬和有機配體為基本構件主要通過配位鍵組裝而成。與傳統的沸石等無機多孔材料相比較，金屬-有機骨架材料具有結構多樣化、性質獨特、合成方法簡單、合成條件溫和等特點。同時，該類材料在催化、吸附、離子交換、選擇性分離和新型傳感器等諸多領域都具有廣闊的應用前景。關于這類材料的合成已有較多的文獻報道，如Kitagawa?S.等人在Angewandte?Chemie-International?Edition?2004年第43卷第18期第2334-2375頁；以及Mueller?U.等人在Journal?of?Materials?Chemistry?2006年第16卷第7期第626-636頁所發表的論文。再如發明專利CN?1240703C和CN?1910191A分別描述了金屬-有機骨架材料的一種制備方法，CN?1886536A描述了一種結晶多孔金屬-有機骨架材料的電化學生產方法。

對于納米孔洞金屬-有機骨架材料的應用研究主要集中于氣體吸附與分離、染料吸附、異相催化、傳感等方面。雖然納米孔洞金屬-有機骨架材料對于有機化合物(如有機染料分子、多環芳烴等)和氣體分子(如氫氣、二氧化碳、一氧化碳等)具有很強的吸附能力，但其對于重金屬離子的吸附能力很弱，這是由于納米孔洞金屬-有機骨架材料與這些重金屬離子間的相互作用較弱造成的。因此，只有增強骨架材料與這些重金屬離子間的相互作用，才可以大大提升納米孔洞金屬-有機骨架材料對這些分子或離子的吸附能力。

發明內容

本發明的目的是提供一種納米孔洞金屬-有機骨架材料的巰基功能化方法及其在重金屬離子去除中的應用。通過含有配位不飽和活性位的納米孔洞金屬-有機骨架與雙巰基化合物的配位作用，將雙巰基化合物分子中一定比例的巰基與納米孔洞金屬-有機骨架的配位不飽和活性位通過配位鍵連接，從而生成含有自由的巰基官能團的納米孔洞金屬-有機骨架材料；本發明得到的巰基功能化的納米孔洞金屬-有機骨架材料可以作吸附與分離材料，應用于重金屬離子的去除。

本發明的技術方案如下：

一種納米孔洞金屬-有機骨架材料的巰基功能化方法，其特征在于：通過含有配位不飽和活性位的納米孔洞金屬-有機骨架與雙巰基化合物的配位作用，將雙巰基化合物分子中一定比例的巰基與納米孔洞金屬-有機骨架的配位不飽和活性位通過配位鍵連接，從而生成含有自由的巰基官能團的納米孔洞金屬-有機骨架材料。

本發明所述的巰基功能化納米孔洞金屬-有機骨架材料，其特征在于：其內部在一維、二維或三維方向上存在尺寸在0.3-100nm范圍的孔洞，其比表面積在1-3000m²/g之間。

本發明所述的納米孔洞金屬-有機骨架材料巰基功能化方法，其特征在于：所述的含有配位不飽和活性位的納米孔洞金屬-有機骨架是指形成骨架的金屬離子在與形成骨架的多官能團有機配體通過配位鍵形成納米孔洞金屬-有機骨架之后金屬離子仍然具有未配位的位點；或者金屬離子在與多官能團有機配體形成納米孔洞金屬-有機骨架的同時，該金屬離子還與弱配位配體形成配位鍵，但可以通過加熱等方式將這些弱配體去除，從而形成配位不飽和點。

本發明所述的納米孔洞金屬-有機骨架材料巰基功能化方法，其特征在于：所述的雙巰基化合物是指含有兩個巰基官能團的有機化合物，其多個巰基官能團之間被其它有機基團連接。

根據本發明的一個優選實施方案，巰基功能化過程中所使用的雙巰基化合物與納米孔洞金屬-有機骨架的配位不飽和活性位的摩爾比優選在1∶10至5∶1之間，更優選在1∶2至2∶1之間。

本發明所述的納米孔洞金屬-有機骨架材料巰基功能化方法，其特征在于：所述的雙巰基化合物的實例是所述的雙巰基化合物的實例是1，2-乙二硫醇、1，3-丙二硫醇、1，3-丁二硫醇、1，4-丁二硫醇、1，5-戊二硫醇、1，6-己二硫醇。

本發明所述的納米孔洞金屬-有機骨架材料巰基功能化方法，其特征在于：所述的弱配位配體是指與金屬離子形成配位鍵能力較弱的化合物。所述的弱配位配體的實例是水、甲醇、乙醇、二甲基甲酰胺、乙腈。