[發(fā)明專利]一種離子液體增強金屬有機骨架材料穩(wěn)定性的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810145941.2
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108192109A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮光;夏瀟瀟;李松;陳明玉
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

本發(fā)明屬于金屬有機骨架材料和離子液體技術(shù)領(lǐng)域，并公開了一種離子液體增強金屬有機骨架材料穩(wěn)定性的方法。該方法包括下列步驟：(a)選取離子液體作為待處理金屬有機骨架材料的改性劑，將離子液體溶解于有機溶劑中，第一次攪拌使其溶解均勻形成前驅(qū)體溶液；(b)將待處理金屬有機骨架材料加入前驅(qū)體溶液中，進行第二次攪拌，使得前驅(qū)體溶液與待處理金屬有機骨架材料充分接觸，由此獲得改性后的金屬有機骨架材料，干燥后獲得所需的金屬有機骨架材料。本發(fā)明操作簡單，應(yīng)用性強，適合于多種金屬有機骨架材料和離子液體的組合，增強水穩(wěn)定性效果明顯，為金屬有機骨架材料在潮濕環(huán)境中的應(yīng)用提供了一種有效的途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬有機骨架材料和離子液體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種離子液體增強金屬有機骨架材料穩(wěn)定性的方法。

背景技術(shù)

金屬有機骨架材料是由金屬離子或者金屬簇和有機配體通過自組裝而形成的具有有序結(jié)構(gòu)的晶體材料，由于其孔隙率高、比表面積大等優(yōu)點，金屬有機骨架材料在能源化工等行業(yè)有很好的應(yīng)用。

離子液體是室溫下完全由陰陽離子組成的新型液體材料，在溶劑萃取、物質(zhì)的分離與純化、燃料電池和太陽能電池、工業(yè)廢氣中二氧化碳的提取、核燃料和核廢料的分離與處理等方面顯示出潛在的應(yīng)用前景，此外，多數(shù)離子液體對水具有穩(wěn)定性。

在實際應(yīng)用工況中，水分是不可忽視的，這就要求金屬有機骨架材料應(yīng)具有較高的水穩(wěn)定性來滿足應(yīng)用的需求，現(xiàn)有的增強金屬有機骨架材料水穩(wěn)定性的方法，比如對有機配體進行修飾添加疏水基團等，由于有機配體種類是有限制，而且不是所有的有機配體都有可供修飾的位點，加之只有在特定的位置增加合適的官能團才能明顯提高金屬有機骨架材料的水穩(wěn)定性，因此該方法操作復(fù)雜且成功率低，此外，由于實驗過程中不可控因素較多，很難達到預(yù)期的效果，同時，由于操作困難，合成過程較繁瑣，在一定程度上很難實現(xiàn)，所以本發(fā)明提出了一種簡單高效的增強金屬有機骨架材料穩(wěn)定性的方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種離子液體增強金屬有機骨架材料穩(wěn)定性的方法，通過將金屬有機骨架材料加入由離子液體形成的前驅(qū)體溶液中，使得離子液體進入到金屬有機骨架材料的孔內(nèi)，孔內(nèi)的離子液體覆蓋了原有金屬有機骨架材料易于和水分子反應(yīng)的位點，使得水分子不能和金屬有機骨架材料直接接觸，降低金屬有機骨架材料的水解速率，提高水穩(wěn)定性，由此解決現(xiàn)有技術(shù)的操作復(fù)雜、可控性差、成功率低和難以達到預(yù)期效果等問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種離子液體增強金屬有機骨架材料穩(wěn)定性的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

(a)選取離子液體作為待處理金屬有機骨架材料的改性劑，將該離子液體溶解于有機溶劑中，并進行第一次攪拌使其溶解均勻，以此形成前驅(qū)體溶液；

(b)將待處理金屬有機骨架材料加入所述前驅(qū)體溶液中，進行第二次攪拌，使得所述前驅(qū)體溶液與待處理金屬有機骨架材料充分接觸，該過程中，離子液體覆蓋金屬有機骨架材料中易于和水分子反應(yīng)的位點實現(xiàn)改性，由此獲得改性后的金屬有機骨架材料，將該改性后的金屬有機骨架材料取出干燥，即獲得所需的金屬有機骨架材料。

優(yōu)選地，在步驟(a)中，所述離子液體優(yōu)選采用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體或1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽離子液體。以上離子液體常用，合成工藝成熟、成本低、便于本方法的規(guī)模化。

優(yōu)選地，在步驟(a)中，所述有機溶劑優(yōu)選采用丙酮、甲醇、乙醇或二氯甲烷中的一種。上述有機溶劑沸點較低，易于揮發(fā)，縮短了操作周期；并且常用離子液體在其中的溶解性較好，離子液體能更好地分散在金屬有機骨架材料之中。

優(yōu)選地，在步驟(a)中，待處理金屬有機骨架材料優(yōu)選采用Cu-BTC、UiO-66、ZIF-8或MOF-5。此類都是常見的金屬有機骨架材料，在能源化工中應(yīng)用廣泛。