[發明專利]一種制備空心金屬有機框架的通用方法

在審

• 申請號: 201810620708.5
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108707237A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 余東波;邵齊;崔接武;秦永強;王巖;吳玉程
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 沈尚林

本發明公開了一種制備空心金屬有機框架的通用方法，包括如下步驟：(1)將MOF材料溶于乙醇，形成懸浮液C；(2)將2?甲基咪唑溶于乙醇，形成溶液D；(3)將溶液D置于水浴中加熱到45～55℃后，倒入懸浮液C，攪拌23～25h，將產物離心分離，然后依次用乙醇和去離子水洗滌，最后置于80～100℃烘箱中烘干10～20h后，得到空心ZIF?8粉體。這種空心結構ZIF?8在高溫碳化后可以獲得空心介孔碳，并具有優異的電化學儲能性能。本發明操作簡單，成本低，過程易于控制與觀察，可進行大批量生產，制備的空心MOF材料將會具有廣闊的應用前景，可用于分離、傳感、催化、藥物緩釋和能源等領域。

技術領域

本發明屬于功能材料空心金屬有機框架的合成技術領域，具體涉及一種不同MOFs材料作為前驅體制備空心金屬有機框架的通用方法。

背景技術

近年來，金屬離子與有機配體自組裝形成的具有周期性網絡結構的金屬有機骨架(MOFs,Metal-Organic Framework)引起了越來越多的關注。MOFs材料具備高孔隙率、大比表面積、規則孔道、骨架大小可調節以及有機配體的多樣性和可修飾性等優點，在分離、儲氫、催化、傳感和能量轉化與儲存領域得到了極為廣泛的應用，表現出優于常規多孔晶體結構材料的性能。特別的，MOF材料可以作為模板材料，在不同的后續退火溫度和氣氛等條件下，可以得到相應的多孔金屬氧化物/氫氧化物、多孔碳材料和金屬/金屬氧化物/金屬氫氧化物與碳的復合材料。一方面，已有合成的MOF材料的結構比較單一，基本上都是實心的顆粒結構；另一方面，這種MOF顆粒的實心結構會極大地限制其使用性能的提升，而空心結構的MOF顆粒被證明在很多方面表現出更大的優勢。因此，本發明制備的具有空心結構的MOF將進一步擴展MOF材料的應用邊界，且在分離、催化、傳感和能源等領域具有更大的實際應用價值。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種制備空心金屬有機骨架的通用方法，材料制備工藝簡單、成本低、可大規模化生產，潛在的應用領域廣闊。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種制備空心金屬有機框架的通用方法，包括如下步驟：

(1)將MOF材料分散于乙醇，形成懸浮液C；

(2)將2-甲基咪唑溶于乙醇，形成溶液D；

(3)將溶液D置于水浴中加熱到45～55℃后，倒入懸浮液C，攪拌23～25h，將產物離心分離，然后依次用乙醇和去離子水洗滌，最后置于80～100℃烘箱中烘干10～20h后，得到空心ZIF-8粉體。

優選地，所述的懸浮液C的濃度為20g L^-1，溶液D的濃度為1.5mmol L^-1；步驟(3)中溶液D與懸浮液C的體積比為3:1。

優選地，步驟(1)中MOF材料為ZIF-7粉體、ZIF-71粉體、MOF-5粉體中的一種。

優選地，ZIF-7粉體的制備方法如下：

將苯并咪唑溶于乙醇后加入氨水形成溶液A1，六水硝酸鋅溶于乙醇形成溶液B1，溶液A1倒入溶液B1中，室溫攪拌8～12min，將產物離心分離，然后依次用乙醇和去離子水洗滌，置于80～100℃烘箱中烘干10～20h后，得到ZIF-7粉體。

優選地，ZIF-71粉體的制備方法如下：

將二水乙酸鋅溶于甲醇形成溶液A2，4，5-二氯咪唑溶于甲醇形成溶液B2，溶液A2倒入溶液B2中，室溫攪拌23～25h，將產物離心分離，然后依次用甲醇和去離子水洗滌，置于80～100℃烘箱中烘干10～20h后，得到ZIF-71粉體。

優選地，MOF-5粉體的制備方法如下：