[發明專利]一種金屬有機框架納米復合材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010147621.8
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111320761B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 李奇
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;H01M4/62;H01M10/052;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種金屬有機框架納米復合材料，其特征在于，包括：

聚吡咯納米管；

與通過2-氨基-1,4-對苯二甲酸化學接枝有序生長在所述聚吡咯納米管表面的金屬有機框架結構材料；

所述金屬有機框架結構材料為正八面體結構的晶體，所述金屬有機框架結構材料的中心為金屬離子且交聯配體為對苯二甲酸；所述金屬有機框架結構材料的粒徑為50～60nm；

所述金屬有機框架納米復合材料比表面積為820～900m²g^-1；

所述金屬有機框架納米復合材料采用包括以下步驟的制備方法制備而成：

1)制備聚吡咯納米管：將三氯化鐵和甲基橙溶解于去離子水中，得混合溶液，然后加入吡咯單體，室溫下反應24h，過濾出固體產物，洗滌，干燥得到聚吡咯納米管；

2)制備溴丁基修飾的聚吡咯納米管：將氫氧化鉀、1,4-二溴丁烷和步驟1)制備得到的聚吡咯納米管分散到N,N-二甲基甲酰胺中，在60℃條件下攪拌反應24h，反應完成后過濾出固體產物，洗滌，在60℃條件下真空干燥12h，得到溴丁基修飾的聚吡咯納米管；

3)制備2-氨基-1,4-對苯二甲酸化學接枝的聚吡咯納米管：將碳酸鉀、2-氨基對苯二甲酸甲酯和步驟2)制備得到的溴丁基修飾的聚吡咯納米管分散到N,N-二甲基甲酰胺中，在80℃條件下攪拌反應24h，反應完成后過濾出固體產物，洗滌，并在60℃條件下真空干燥12h，然后將干燥所得產物置于稀硫酸中超聲處理5min，在80℃條件下攪拌反應24h，反應完成后過濾，洗滌，在60℃條件下真空干燥12h，得到2-氨基-1,4-對苯二甲酸化學接枝的聚吡咯納米管；

4)制備有序金屬有機框架結構材料：將金屬化合物、冰醋酸和步驟3)制備得到的2-氨基-1,4-對苯二甲酸化學接枝的聚吡咯納米管加入到N,N-二甲基甲酰胺中，超聲10min，隨后加入對苯二甲酸，然后將得到的混合物轉移至聚四氟乙烯反應釜內，120℃條件下反應24h，反應完成后過濾出固體產物，洗滌，在80℃條件下真空干燥12h，得到金屬有機框架納米復合材料。

2.根據權利要求1所述的金屬有機框架納米復合材料，其特征在于，所述聚吡咯納米管呈中空結構且壁厚為20～30nm，管外徑為150～200nm。

3.根據權利要求1所述金屬有機框架納米復合材料，其特征在于，所述金屬離子選自為Zr⁴⁺、V⁴⁺、Ti⁴⁺、Cr⁴⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Mn²⁺和Cu²⁺中的一種或幾種。

4.一種金屬有機框架納米復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)制備聚吡咯納米管：將三氯化鐵和甲基橙溶解于去離子水中，得混合溶液，然后加入吡咯單體，室溫下反應24h，過濾出固體產物，洗滌，干燥得到聚吡咯納米管；

2)制備溴丁基修飾的聚吡咯納米管：將氫氧化鉀、1,4-二溴丁烷和步驟1)制備得到的聚吡咯納米管分散到N,N-二甲基甲酰胺中，在60℃條件下攪拌反應24h，反應完成后過濾出固體產物，洗滌，在60℃條件下真空干燥12h，得到溴丁基修飾的聚吡咯納米管；

3)制備2-氨基-1,4-對苯二甲酸化學接枝的聚吡咯納米管：將碳酸鉀、2-氨基對苯二甲酸甲酯和步驟2)制備得到的溴丁基修飾的聚吡咯納米管分散到N,N-二甲基甲酰胺中，在80℃條件下攪拌反應24h，反應完成后過濾出固體產物，洗滌，并在60℃條件下真空干燥12h，然后將干燥所得產物置于稀硫酸中超聲處理5min，在80℃條件下攪拌反應24h，反應完成后過濾，洗滌，在60℃條件下真空干燥12h，得到2-氨基-1,4-對苯二甲酸化學接枝的聚吡咯納米管；

4)制備有序金屬有機框架結構材料：將金屬化合物、冰醋酸和步驟3)制備得到的2-氨基-1,4-對苯二甲酸化學接枝的聚吡咯納米管加入到N,N-二甲基甲酰胺中，超聲10min，隨后加入對苯二甲酸，然后將得到的混合物轉移至聚四氟乙烯反應釜內，120℃條件下反應24h，反應完成后過濾出固體產物，洗滌，在80℃條件下真空干燥12h，得到金屬有機框架納米復合材料。