[發明專利]一種混配體金屬-有機骨架材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110444886.9
• 申請日: 2021-04-24
• 公開（公告）號: CN113150304B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 仲崇立;趙新;孫玉繡;喬志華;黃宏亮;郭翔宇
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;B01J20/28;B01J20/22;B01J20/30;B01D53/22
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 肖照旭

1.一種混配體金屬-有機骨架材料的制備方法，其特征在于：首先母體ZIF-8粉體的制備，然后通過機械化學法在母體ZIF-8粉體的金屬位點上引入配體，再然后用甲醇洗滌、干燥，得到混配體金屬-有機骨架材料；

所述的母體 ZIF-8 粉體的制備為：將氫氧化鋅置于球磨機中，加入 2-甲基咪唑，控制轉速為 400-500r/min 進行球磨 25-35min得到的 ZIF-8 的粗產品，然后用甲醇進行離心洗滌至排出液澄清為止，甲醇洗滌的目的是去除 ZIF-8 的孔道內殘留的 2-甲基咪唑原料，離心洗滌所得的沉淀控制溫度為55- 65℃、真空度為0.08-0.12 Mpa 的條件下進行烘干，得到粒徑為 100-200nm 的母體 ZIF-8 粉體；

所述的氫氧化鋅和 2-甲基咪唑的用量，按氫氧化鋅：2-甲基咪唑的質量比為 1:3-3.5；

所述的配體為苯并咪唑、咪唑-2-甲醛以及2-乙基咪唑中之一或兩者以上；

所述機械化學法是通過球磨機將母體ZIF-8粉體與配體研磨混合。

2.如權利要求1所述的一種混配體金屬-有機骨架材料的制備方法，其特征在于：

當所述的配體為苯并咪唑時，其用量，按母體ZIF-8粉體：苯并咪唑的質量比為2.3：2.36的比例計算；

當所述配體為咪唑-2-甲醛時，其用量，按母體ZIF-8粉體：咪唑-2-甲醛的質量比為2.3：1.9的比例計算；

當所述配體為2-乙基咪唑時，其用量，按母體ZIF-8粉體：2-乙基咪唑的質量比為2.3：1.64的比例計算；

當所述配體為苯并咪唑和咪唑-2-甲醛，其用量，按母體ZIF-8粉體：苯并咪唑：咪唑-2-甲醛的質量比為2.3：2.36:1.9。

3.如權利要求1或2 所述制備方法得到的一種混配體金屬-有機骨架材料，其特征在于所述的混配體金屬-有機骨架材料的孔徑為0.33-0.34nm、粒徑為100-150nm。

4.如權利要求3所述的一種混配體金屬-有機骨架材料，其特征在于其中配體為苯并咪唑和咪唑-2-甲醛，其用量，按母體ZIF-8粉體：苯并咪唑：咪唑-2-甲醛的質量比為2.3：2.36:1.9。

5.一種混合基質膜，其特征在于所述的混合基質膜制備所用的原料由有機聚合物和如權利要求3所述的混配體金屬-有機骨架材料組成，有機聚合物和混配體金屬-有機骨架材料的用量，按混配體金屬-有機骨架材料：有機聚合物的質量比為1:3-5；

所述的有機聚合物為聚醚共聚酰胺或PSf樹脂，所述的聚醚共聚酰胺為Pebax-1657，所述的PSf樹脂的結構式為，其中的n為1000。

6.如權利要求5所述的一種混合基質膜，其特征在于有機聚合物和混配體金屬-有機骨架材料的用量，按混配體金屬-有機骨架材料：有機聚合物的質量比為1:4；

其中所述的混配體金屬-有機骨架材料中，配體為苯并咪唑和咪唑-2-甲醛，其用量，按母體ZIF-8粉體：苯并咪唑：咪唑-2-甲醛的質量比為2.3：2.36:1.9；

所述的有機聚合物為聚醚共聚酰胺，所述的聚醚共聚酰胺為Pebax-1657。

7.如權利要求5所述的一種混合基質膜的制備方法，其特征在于具體包括如下步驟：

（1）、質量百分比濃度為2-4%的有機聚合物溶液的配制

以體積百分比濃度為60-80%的乙醇水溶液作為溶劑，以有機聚合物作為溶質，將溶質加入到溶劑中，油浴下加熱使有機聚合物溶解，得到質量百分比濃度為2-4%的有機聚合物溶液；

（2）、將混配體金屬-有機骨架材料與步驟（1）所得的質量百分比濃度為2-4%的有機聚合物溶液超聲混合均勻，得到鑄膜液；（3）、控制厚度為2-3mm將鑄膜液澆注在聚四氟的平面容器中，然后干燥即得混合基質膜。

8.如權利要求7所述的一種混合基質膜的制備方法，其特征在于步驟（3）中所述的干燥，即首先常溫、常壓下干燥20-28h，然后再控制50℃、常壓下干燥10-14h，最后再控制溫度為50℃、-0.1Mpa條件下干燥2-4h。