[發(fā)明專利]一種制備Cu-BTC和納米Cu-BTC的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210380954.0
• 申請(qǐng)日: 2012-10-10
• 公開（公告）號(hào): CN102863463A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊祝紅;劉紅;張所瀛;姚文俊;陸小華;王昌松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué);常熟鈺泰隆摩擦新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C07F1/08
• 分類號(hào): C07F1/08;B82Y40/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;李曉峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備Cu-BTC和納米Cu-BTC的方法。

背景技術(shù)

金屬有機(jī)骨架化合物(metal?organic?frameworks，MOFs)是由金屬離子或者團(tuán)簇和有機(jī)配體通過自組裝作用所形成的具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔材料，其具有比表面積大，孔隙率高，結(jié)構(gòu)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，被視為最具潛力的氣體吸附、催化、傳感材料，近幾年來引起了廣泛的關(guān)注。

Cu-BTC自被制備以來被廣為研究，其具有不飽和金屬位點(diǎn)，輪槳結(jié)構(gòu)等特征，作為最知名的一種MOF材料，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，但價(jià)格高昂。究其原因，Cu-BTC主要的合成方法是溶劑熱法，這種方法不僅耗時(shí)，而且能量代價(jià)高。近年來，微波、超聲等方法的出現(xiàn)大大縮短了MOFs材料合成的時(shí)間，降低了反應(yīng)能耗，但由于設(shè)備限制，這些方法都很難進(jìn)行工業(yè)放大。同時(shí)，納米材料由于其獨(dú)特的尺寸效應(yīng)和界面效應(yīng)，一直是研究者研究的熱點(diǎn)，納米級(jí)的Cu-BTC不僅可以大大提高氣體的擴(kuò)散速率，改善材料的吸附分離、催化性能，還可以增強(qiáng)材料對(duì)光、電、溫度、壓力等外場(chǎng)的響應(yīng)，拓展其在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。現(xiàn)如今納米級(jí)的Cu-BTC主要通過乳液，模板劑等方法制得，過程復(fù)雜，條件苛刻，成本高。

本文針對(duì)此研究現(xiàn)狀，發(fā)明了一種常溫常壓下，快速制備Cu-BTC和納米Cu-BTC材料的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有Cu-BTC材料制備過程耗時(shí)耗能，納米Cu-BTC制備過程復(fù)雜的問題，提供了一種常溫常壓下，簡(jiǎn)單快速制備Cu-BTC材料以及納米Cu-BTC的方法。?

本發(fā)明可以通過以下措施達(dá)到：

一種制備Cu-BTC的方法，包括以下步驟：將Cu(C₉H₄O₆)(H₂O)₃浸入有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑蒸氣中，攪拌，反應(yīng)，經(jīng)洗滌、過濾、干燥，得到Cu-BTC。本方法所制備的Cu-BTC為三維多孔配位化合物，其比表面積>600m²/g，與現(xiàn)有技術(shù)中其他方法制備的Cu-BTC結(jié)構(gòu)相同。

所述Cu(C₉H₄O₆)(H₂O)₃為晶須狀無孔配位化合物，XRD特征峰2θ為9.4，11.35，13.95，16.2，16.85，17，18.75，19.45。Cu(C₉H₄O₆)(H₂O)₃的制備方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，通過高氯酸Cryst.?(soporous?Materials?Cu(ClO₄)₂的水溶液和均苯三甲酸（H₃BTC）的乙醇溶液反應(yīng)生成（Acta?Cryst.,?1988,?C44,?992-994），一般情況下所制備的Cu(C₉H₄O₆)(H₂O)₃的比表面積<200?m²/g。

所述的有機(jī)溶劑優(yōu)選采用甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亞砜、乙腈、環(huán)丁砜、丙酮、二甲基乙酰胺、六甲基磷酰胺中至少一種。

上述Cu(C₉H₄O₆)(H₂O)₃與有機(jī)溶劑的固液比為1g/L~100g/L；所述反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為1~60分鐘。

一種制備納米Cu-BTC的方法，包括以下步驟：將Cu-BTC在酸性的質(zhì)子溶劑環(huán)境下進(jìn)行浸漬，經(jīng)過濾之后，將固體在非酸性的有機(jī)溶劑或非酸性的有機(jī)溶劑蒸氣環(huán)境下進(jìn)行浸漬，離心，洗滌，干燥得到納米Cu-BTC。該方法中所使用的原料Cu-BTC可以為市售Cu-BTC，也可以是采用本發(fā)明方法制備的Cu-BTC。采用本發(fā)明方法制備的Cu-BTC可以降低成本。

本發(fā)明中所述的酸性的質(zhì)子溶劑，是指pH值為酸性的質(zhì)子溶劑。所述酸性的質(zhì)子溶劑的濃度為pH=1~3。pH過小，酸性過強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致Cu-BTC結(jié)構(gòu)的分解，pH過大，無法制備納米Cu-BTC。

所述Cu-BTC與酸性的質(zhì)子溶劑的固液比1g/L~50g/L；所述Cu-BTC分別在酸性的質(zhì)子溶劑或非酸性的有機(jī)溶劑中浸漬的時(shí)間為1分鐘~600分鐘；優(yōu)選為1分鐘~100分鐘。