[發(fā)明專利]一種宏量制備MOFs@天然高分子新型復(fù)合材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811264336.3
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109320733B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林寶鳳;黃國煥;徐傳輝
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00
• 代理公司: 南寧市來來專利代理事務(wù)所(普通合伙) 45118
• 代理人: 來光業(yè)

本發(fā)明涉及金屬有機(jī)框架化合物領(lǐng)域，具體涉及一種宏量制備MOFs@天然高分子新型復(fù)合材料的方法，該方法是以天然高分子材料、金屬鹽以及羧酸類有機(jī)配體為原料制備得到，其中金屬鹽:天然高分子:羧酸類有機(jī)配體的重量比為：1～10:2～20:0.5～5。本發(fā)明工藝簡單、通用，天然高分子來源廣泛、綠色無毒，通過調(diào)整聚合物基體的表面粗糙度，可以控制和改變MOFs的形態(tài)結(jié)構(gòu)，該材料同時具備易于控制成型且微觀MOFs顆粒的大小形貌可控的優(yōu)勢，材料能夠宏量可控制備。該方法將擴(kuò)大MOFs的實(shí)際應(yīng)用，并開辟新的途徑來制備具有宏觀形狀可控和性能可設(shè)計(jì)的其他MOFs@天然多糖新型復(fù)合材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬有機(jī)框架化合物領(lǐng)域，具體涉及一種宏量制備MOFs@天然高分子新型復(fù)合材料的方法。

背景技術(shù)

近年來，金屬-有機(jī)骨架(MOFs)化合物具有特定的孔道/孔洞結(jié)構(gòu)，并具有結(jié)構(gòu)豐富、性能可調(diào)等特點(diǎn)。由于其有利的性質(zhì)（例如大的表面積，可調(diào)的孔徑和功能），在許多應(yīng)用中具有很大的潛力，例如氣體分離和儲存，催化，傳感和藥物輸送。 合成的MOFs顆粒通常小于10 μm，容易吸入肺部，對人們的健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。 此外，脆性的MOFs材料由于其不可溶和不溶性而在加工中仍然是很大的挑戰(zhàn)。MOFs@聚合物新型復(fù)合材料已被證明可用于克服金屬-有機(jī)骨架（MOFs）顆粒加工的技術(shù)問題。然而，目前，MOFs@聚合物通常在簡單的物理沉積過程中由弱力構(gòu)成，這導(dǎo)致MOFs的不均勻分布以及易于從基底分離。通常，MOFs合成聚合物的制備在于將反應(yīng)性基團(tuán)引入合成聚合物基質(zhì)中以增強(qiáng)其與MOFs的結(jié)合力。不幸的是，復(fù)合中的熱處理，多步驟程序和復(fù)雜模板增加了整個制備的成本和復(fù)雜性。因此，通過綠色，簡單和通用的方法實(shí)現(xiàn)MOFs和基板的穩(wěn)定組合更加實(shí)用和具有挑戰(zhàn)性。此外，形態(tài)和尺寸控制對于操縱MOFs作為功能材料是至關(guān)重要的，因?yàn)槌叽绾托螤顩Q定了MOFs材料的化學(xué)和物理性質(zhì)。然而，大多數(shù)MOFs@聚合物新型復(fù)合材料的報道都集中在MOFs加載量而不是通過改變聚合物基質(zhì)表面條件來控制MOFs的微觀尺寸。此外，尚未報道MOFs微形態(tài)對MOFs@聚合物新型復(fù)合材料性能的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服MOFs顆粒加工的技術(shù)問題，而提供的一種宏量制備MOFs@天然高分子新型復(fù)合材料的方法，采用該方法能夠制備得到具有宏觀形狀可控和性能可設(shè)計(jì)的MOFs@天然高分子新型復(fù)合材料。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種宏量制備MOFs@天然高分子新型復(fù)合材料的方法，該方法采用金屬離子與天然高分子的活性基團(tuán)交聯(lián)，并在交聯(lián)點(diǎn)上定位生長MOFs。

其技術(shù)路線為：天然高分子→金屬離子交聯(lián)天然高分子三維網(wǎng)絡(luò)聚合物基體→MOFs@天然高分子新型復(fù)合材料。

所述的宏量制備MOFs@天然高分子新型復(fù)合材料的方法，是以天然高分子、金屬鹽以及羧酸類有機(jī)配體為原料制備得到，其中金屬鹽:天然高分子:羧酸類有機(jī)配體的重量比為：1～10 :2～20 :0.5～5；具體包括以下步驟：

（1）按照金屬鹽:天然高分子:羧酸類有機(jī)配體為：1～10 :2～20 :0.5～5的的重量比，取金屬鹽、天然高分子和羧酸類有機(jī)配體備用；所述的金屬鹽包括硝酸鋅、硝酸銅、氯化鐵、四氯化鋯、硝酸鎳和硝酸鈷中一種或多種；

（2）對天然高分子進(jìn)行改性，具體改性方法為：將醇類溶劑與水按照體積比醇類溶劑:水為6～10: 0.5～3的比例混合得到混合溶劑，按照天然高分子:混合溶劑為1～2:100重量比例將天然高分子分散在混合溶劑中，然后加入改性劑一起混合攪拌，反應(yīng)2～5 h，即可得到改性天然高分子溶液，所加入的改性劑與天然高分子的重量比例改性劑: 天然高分子為1: 2～6；

（3）先將步驟（1）中備用的金屬鹽溶解于水中得到金屬鹽溶液，然后采用滴加、注入或澆鑄的方式將步驟（2）中得到的改性天然高分子溶液與金屬鹽溶液混合反應(yīng)20～80s，金屬離子交聯(lián)快速形成球狀、纖維狀或膜狀的金屬離子-高分子膜/微球/凝膠聚合物基質(zhì)；