[發(fā)明專利]一種制備木材/MOF功能復合材料的方法

在審

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• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113183264A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 朱剛;李輝;鄧書端;康昆勇;強明禮;張朝嶺;李順艷
• 申請（專利權(quán)）人: 西南林業(yè)大學
• 主分類號: B27K3/02
• 分類號: B27K3/02;B27K3/52;B27K3/00;B27K3/34;B27K3/38;B27K3/42;B27K5/00;B27K5/04;B01J20/22;B01J20/30
• 代理公司: 重慶樂泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 50221
• 代理人: 袁茹坤

本發(fā)明提供一種制備木材/MOF功能復合材料的方法，通過向木材中加入合成MOF材料的前驅(qū)體溶液，進行水熱反應或者物理填充法制備木材/MOF功能復合材料。將納米MOF顆粒原位生長或填充在木材孔道中，得到木材/MOF功能復合材料。本發(fā)明方法操作簡單，成本較低。不僅解決了粉體納米MOF不易回收、其加工性和可操作性差的缺點，而且在阻燃、吸附、催化等領域具有廣闊的應用前景。本發(fā)明以有機配體，金屬鹽溶液和木材為主要原料，通過一步水熱反應或物理填充法，使得合成的MOF均勻的“生長”在木材上，可實現(xiàn)MOF活性組分在木材上的有效負載，所制備的木材/MOF功能復合材料具有催化、阻燃和吸附等優(yōu)異性能。本發(fā)明涉及的原料來源廣泛，制備方法簡單。

技術領域

本發(fā)明涉及復合材料技術領域，特別是涉及一種制備木材/MOF功能復合材料的方法。

背景技術

MOF是由金屬團簇或金屬離子與多齒(孔)配體自組裝而成的無機-有機雜化多孔、高度結(jié)晶、有序的晶體材料。它具有大的比表面積、豐富的活性位點、規(guī)則的可接近的孔以及多功能的結(jié)構(gòu)，廣泛應用于吸附、阻燃、催化等領域。然而，由于MOF的結(jié)晶性質(zhì)，它們通常以粉末的形式存在，其加工性和可操作性是一個巨大的挑戰(zhàn)，導致不能充分發(fā)揮MOF材料的功能特性。基于此，尋求將MOF固定在載體上構(gòu)筑新型功能復合材料具有非常重要的意義。而木材具有足夠的孔隙率，優(yōu)異的機械性能，同時其重量輕、成本低，為制造高性能功能復合材料提供了理想的載體，此外，其豐富的官能團可作為化學修飾的活性中心，促進和MOF的結(jié)合，建構(gòu)出豐富的雜化結(jié)構(gòu)。而目前關于木材/MOF功能復合材料的研究專利未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種制備木材/MOF 功能復合材料的方法，用于解決現(xiàn)有單一MOF材料難以回收、加工困難和操作性差的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種制備木材/MOF功能復合材料的方法，包括以下步驟：

步驟(1)，對木材原料進行洗滌、干燥，得到多孔木材；

步驟(2)，采用水熱合成法將步驟(1)中得到的木材加入合成MOF材料的前驅(qū)體溶液中轉(zhuǎn)移進聚四氟乙烯水熱反應釜中，并置于烘箱中，加熱到一定溫度，保溫，反應結(jié)束后洗滌，干燥，得到孔道內(nèi)原位生長了MOF的木材；或者，采用物理填充法將步驟(1)中得到的木材浸泡與合成MOF材料的前驅(qū)體溶液中，攪拌1h～48h洗滌、干燥，得到孔道內(nèi)填充了MOF的木材。

可選地，在步驟(1)中，所述木材為輕木、楊木、杉木、松木、樺木、楓木、櫻桃木、橡木、胡桃木、柏木等；所述干燥溫度為30～120℃，干燥時間為1～24h。

可選地，步驟(2)中，所述合成MOF材料的前驅(qū)體溶液包括金屬鹽、有機配體和有機溶劑，其中，金屬鹽為Fe、Al、Mg、Co、Zn、Cr、Ni或Zr的氯鹽、硝酸鹽或硫酸鹽；有機配體為對苯二甲酸、均苯三甲酸、均苯四甲酸、二甲基咪唑，有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、甲醇。

可選地，步驟(2)中，所述水熱合成法溫度為40～170℃，保溫時間為1～48h。

可選地，步驟(2)中，所述物理填充法攪拌速率約100～2000rpm，攪拌溫度為10～90℃，攪拌時間為1～48h。

可選地，步驟(2)中，所述金屬鹽與有機配體摩爾比為(0.1～10)：1；有機溶劑為10～80mL。

可選地，步驟(2)中，用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇洗滌。

可選地，步驟(2)中，水熱法和物理填充法中，所述干燥溫度為30～120℃，干燥時間為1～24h。

如上所述，本發(fā)明提供一種制備木材/MOF功能復合材料的方法，具有以下有益效果：