[發明專利]一種合成層狀多級孔HKUST-1材料的方法

有效

• 申請號: 201710379637.X
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107253908B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 李金清;奚紅霞;鄭翔;顏欣;張航
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C07C51/41
• 分類號: C07C51/41;C07C63/307
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種合成層狀多級孔HKUST?1材料的方法。該方法將均苯三甲酸溶于乙醇中，攪拌，得溶液A；將Cu（NO）₃·3H₂O加入水中，攪拌，得溶液B；溶液A和溶液B混合，然后加入模板劑十四烷基二甲基叔胺（C₁₆H₃₅N），繼續攪拌。混合液裝入不銹鋼高壓反應釜中，進行水熱合成反應；乙醇浸洗后抽濾，真空干燥，制得層狀多級孔HKUST?1材料。本發明加入模板劑十四烷基二甲基叔胺作為結構導向劑成功合成出片層多級孔HKUST?1材料，合成出的HKUST?1材料既具有層狀結構，又有多級孔結構，此結構可減小傳質過程的傳質阻力，提高擴散速率，在大分子催化、吸附及分離等方面有著較好的應用前景。

技術領域

本發明屬于層狀多級孔金屬有機骨架的制備領域，具體涉及一種合成層狀多級孔HKUST-1材料的方法。

背景技術

金屬有機框架(MOFs)是一種新型的晶體材料,具有高表面積、高孔隙率和豐富獨特的拓撲結構，在吸附、分離、儲氫、催化、傳感等領域顯示出巨大的應用潛能。然而目前文獻報道的MOFs絕大多數僅具有微孔結構(2nm)，只有極少數的MOFs材料具有介孔或者大孔材料。小孔徑一方面阻礙分子的快速擴散與傳輸，使其吸附和反應速率低下，另一方面使得大分子難以進入孔道內部或者在孔道內部生成的大分子無法擴散出去，這極大地限制了MOFs材料的實際應用。

層狀多級孔MOFs不僅可以有效縮短擴散路徑，提高傳質擴散速率，也可以通過溶劑萃取獲得多級孔，減小反應擴散阻力，從而提高催化反應的反應速率。盡管片層多級孔MOFs 具有如此優異的性能，但目前大多文獻報導的都是片層分析篩[段倩倩,朱智洪,陳菲,等.使用四銨基頭Bola型表面活性劑合成MFI片層分子篩[J].人工晶體學報,2014,43(003): 576-581.]，卻鮮有文獻報導關于片層多級孔MOFs。

本發明使用十四烷基二甲基叔胺作為模板劑，成功合成出層狀多級孔的HKUST-1材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種模板法合成層狀多級孔HKUST-1材料的方法，不僅合成的產物產量高，還具有層狀結構和豐富的介孔和大孔，該合成方法簡單易行。

本發明采用模板劑法，不添加其他任何輔助物質，成功合成出一種含有豐富微孔、介孔和大孔結構的層狀多級孔HKUST-1材料。其中十四烷基二甲基叔胺(C₁₆H₃₅N)做結構導向劑，乙醇和水做溶劑，合成樣品的介孔孔徑集中在3nm和20nm左右，同時在100nm附近也有一定的孔道，有利于材料在大分子催化和吸附方面的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現。

一種合成層狀多級孔HKUST-1材料的方法，包括如下步驟：

(1)將均苯三甲酸溶解于乙醇中，攪拌，得溶液A；

(2)將Cu(NO₃)₂·3H₂O溶解于水中，攪拌，得溶液B；

(3)將溶液A和溶液B混合，攪拌，得溶液C；

(4)在溶液C中加入模板劑十四烷基二甲基叔胺(C₁₆H₃₅N)，繼續攪拌，得混合溶液；

(5)將步驟(4)得到的混合溶液裝入不銹鋼高壓反應釜中，進行水熱合成反應；

(6)將反應產物抽濾后用乙醇潤洗；

(7)再抽濾，真空干燥箱中干燥，制得層狀多級孔HKUST-1材料。

優選的，步驟(1)中的攪拌時間控制為40～60min。

優選的，步驟(2)中的攪拌時間控制為20～30min。