[發(fā)明專利]一種多孔膜基底調(diào)控的MOFs納米晶材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108395542B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉瑞娜;任李培;徐衛(wèi)林;肖杏芳;趙三平
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢紡織大學(xué)
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00
• 代理公司: 武漢泰山北斗專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42250
• 代理人: 程千慧

本發(fā)明公開了一種多孔膜基底調(diào)控的MOFs納米晶材料的制備方法，主要包括以下步驟：(1)將多孔膜基底、金屬離子、多羧酸和阻斷劑置于水熱釜中，以去離子水為介質(zhì)；(2)加熱，進(jìn)行水熱反應(yīng)；(3)降溫、取出洗滌，得到MOFs納米晶，該方法能夠解決目前制備MOFs材料尺寸較大并且不可控的問題，本發(fā)明提供的方法能夠使MOFs材料的尺寸降到納米級別，并且對MOFs材料的尺寸可以調(diào)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米晶材料領(lǐng)域，尤其涉及一種多孔膜基底調(diào)控的MOFs納米晶的制備方法以及用該方法制備的納米晶材料。

背景技術(shù)

納米晶材料是單相或多相晶體，其晶體尺寸在一個維度上的尺寸處于納米級別，材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度均一，由于其特定的結(jié)構(gòu)以及尺寸，使得該材料具有小尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等一系列的特點(diǎn)，該材料在催化、空氣凈化、水污染處理等領(lǐng)域有較大的應(yīng)用前景。

金屬有機(jī)框架材料(MOFs)是一種典型的有機(jī)-無機(jī)雜化的分子晶態(tài)材料，該材料是利用金屬離子或金屬簇為中心，以小分子有機(jī)配體為橋聯(lián)體，通過金屬和配體之間的配位作用，在適當(dāng)條件下進(jìn)行組裝，形成的多維晶態(tài)材料。最近十幾年時間里，金屬-有機(jī)骨架化合物作為新的研究領(lǐng)域，在磁性、熒光、非線性光學(xué)、吸附、分離、催化和儲氫等諸多方面顯示出其獨(dú)特的物理及化學(xué)性能和潛在的巨大應(yīng)用價值。

現(xiàn)有技術(shù)中有報道將有機(jī)金屬框架材料制備納米晶材料，如公開號為CN106929912A，公開日：2017年07月07日公開了本發(fā)明公開了一種具有多層次結(jié)構(gòu)金屬有機(jī)框架納米晶體及制備方法，(1)以第一金屬有機(jī)框架晶體顆粒作為乳化劑，制備出水包油型皮克林乳液，冷卻至固體石蠟的熔點(diǎn)以下，獲得第一石蠟微球；(2)采用馬來酸酐或甲基丙烯酸酐對第一石蠟微球進(jìn)行反應(yīng)修飾，獲得第二石蠟微球，第二石蠟微球固定第二金屬有機(jī)框架；(3)在第二金屬有機(jī)框架含有羧基的側(cè)鏈基團(tuán)的表面異質(zhì)外延生長第三金屬有機(jī)框架，或加入巰基化合物進(jìn)行巰基-烯點(diǎn)擊反應(yīng)，從而獲得具有多層次結(jié)構(gòu)金屬有機(jī)框架納米晶體。該本發(fā)明制備的具有多層次結(jié)構(gòu)金屬有機(jī)框架納米晶體的表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有各向異性，能夠應(yīng)用于催化、金屬表面MOFs膜制備及油水分離等領(lǐng)域中，應(yīng)用廣泛。該發(fā)明公開了一種制備多層結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)框架納米晶材料，然而該材料的結(jié)構(gòu)尺寸較大，理論上分析，該方法通過控制疊加層次能夠在一定程度上控制納米晶體的尺寸，然而該方法過于復(fù)雜，不適合大規(guī)模的生產(chǎn)。

安徽大學(xué)張敏等在《蚌埠學(xué)院學(xué)報》上發(fā)表了一篇金屬有機(jī)骨架[Cu(INA)₂·H₂O]_n納米晶的超聲制備及其催化性質(zhì)研究，其公開了在EtOH/DMF/H₂O(2:2:1)的混合溶劑中,以硝酸銅(Cu(NO₃)₂·3H₂O)和異煙酸(HINA)為原料，超聲制備了具有三維結(jié)構(gòu)的金屬-有機(jī)骨架(MOF)[Cu(INA)₂·H₂O]_n納米晶。其發(fā)現(xiàn)了使用超聲條件相對于傳統(tǒng)的水熱反應(yīng)能夠大大的降低反應(yīng)時間。該文章公開的技術(shù)方案能夠制備出100-300納米的MOFs納米晶材料，然而其使用的超聲條件，并且反應(yīng)時間過短，對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)時需要加入超聲設(shè)備，并且溶液中存在大量未進(jìn)行反應(yīng)的原料。

納米晶材料由于其尺寸因素使得該材料具有較多特定性能，本發(fā)明旨在提供一種可調(diào)控MOFs納米晶材料尺寸的制備方法，解決目前MOFs材料多為毫米級的塊狀晶體材料，使MOFs材料的尺寸降到納米級別，并且對MOFs材料的尺寸可以調(diào)控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種可調(diào)控MOFs納米晶材料尺寸的制備方法，該方法能制備納米級別的MOFs納米晶，并且尺寸可控。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明公開了一種多孔膜基底調(diào)控的MOFs納米晶材料的制備方法，具體的包括以下過程：(1)將多孔膜基底、金屬離子、多羧酸和阻斷劑置于水熱釜中，以去離子水為介質(zhì)；(2)加熱，進(jìn)行水熱反應(yīng)；(3)降溫、取出洗滌，得到MOFs納米晶。