[發明專利]一種鎘-金屬-有機骨架材料的合成方法

在審

• 申請號: 201911057966.8
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110698687A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 俞嘉梅;劉景昊;王德超;伍學謙;吳玉鋒
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00
• 代理公司: 11203 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉萍

一種鎘?金屬?有機骨架材料的合成方法，屬于晶態材料制備技術領域。將四水合硝酸鎘、3,3’,5,5’?聯苯四甲酸、N,N?二甲基乙酰胺和乙酸混合，超聲處理，使固體完全溶解；超聲處理后，將混合液轉移至具有聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，將反應釜放置在80?100℃的烘箱中恒溫反應12?24h。本發明的方法大大縮短了合成時間，降低了反應溫度，減少了成本，有利于工業化的應用。

技術領域

本發明屬于晶態材料制備技術領域，具體涉及一種鎘基金屬-有機骨架材料的制備方法。

背景技術

金屬-有機骨架材料(Metal-Organic Frameworks，簡稱MOFs)是由金屬離子或金屬簇與有機配體之間通過配位鍵結合而成的具有周期性無限拓撲結構的晶態多孔材料。自金屬-有機骨架材料問世以來，科研工作者對金屬-有機骨架材料的合成和性能進行了大量的研究，發現金屬-有機骨架材料在傳感，氣體儲存與分離，離子交換和重金屬離子吸附等方面表現出良好的性能。金屬-有機骨架材料的合成條件也在不斷優化，以便可以簡化合成流程，縮短合成時間，降低制備成本，用于大規模工業化生產。

[Cd₄(bptc)₂(DMA)₄(H₂O)₂·4DMA]是一種鎘-金屬-有機骨架材料，在傳感領域表現出良好的性能，可以作為硝基芳烴類爆炸物的熒光傳感器；在光催化應用中，可以對多種有機污染物降解，達到凈化污水的作用。

2016年科研工作者提出了合成[Cd₄(bptc)₂(DMA)₄(H₂O)₂·4DMA]的方法(專利申請號：201710179182.7)。以N,N-二甲基乙酰胺與乙醇、去離子水體積比為5～8:1～3:1的混合溶液為溶劑，將四水合硝酸鎘與3,3’,5,5’-聯苯四羧酸按摩爾比為1:2～4，在密閉條件下110～130℃恒溫靜置反應4～6天，冷卻至室溫，過濾、洗滌、干燥，制備成基于3,3’,5,5’-聯苯四羧酸的鎘金屬有機骨架材料。

該方法反應時間長，造成成本較高，不適合工業化生產，因此需要改進合成方法，以便縮短合成該化合物所需的時間，用于工業化大生產。本課題組通過不斷摸索，最終在不改變[Cd₄(bptc)₂(DMA)₄(H₂O)₂·4DMA]晶體結構的前提下，簡化了合成流程，縮短了反應時間。

發明內容

本發明提供一種通過溶劑熱法合成鎘-金屬-有機骨架材料的方法，本發明方法合成時間短，適合工業應用。

本發明的技術方案如下：

一種通過溶劑熱法合成鎘-金屬-有機骨架材料的方法，其特征在于，步驟如下：

(1)將四水合硝酸鎘、3,3’,5,5’-聯苯四甲酸、N,N-二甲基乙酰胺和乙酸混合，超聲處理使固體完全溶解；

所述乙酸與四水硝酸鎘的摩爾比為1:(3～6)；

所述乙酸與3,3’,5,5’-聯苯四甲酸的摩爾比為1:(3～6)；

所述乙酸與N,N-二甲基乙酰胺的摩爾比為1:(80～100)。

(2)超聲處理后，將混合液轉移至具有聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，將反應釜放置在80-100℃的烘箱中恒溫反應12-24小時。

當反應釜恒溫12小時，即可生成晶體。本發明反應過程中，12小時即可生成晶體，相對于現有技術時間縮短了幾十個小時，為目前反應時間最短的路徑。