[發明專利]一種高強高韌MOF玻璃的制備方法及其所制備的MOF玻璃

有效

• 申請號: 202111044400.9
• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113752452B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 閆少華;聶媛
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: B29C43/10
• 分類號: B29C43/10;B29C59/16;C08G83/00
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 吳桐

一種高強高韌MOF玻璃的制備方法及其所制備的MOF玻璃，所述制備方法步驟如下：S1、按照以下質量百分比準備制備原料：10％?15％六水硝酸鈉、70％?75％咪唑、10％?15％苯并咪唑，采用溶劑熱合成法制備粉體MOF；S2、通過熱等靜壓成型將粉體MOF壓縮為塊體MOF玻璃，所述熱等靜壓成型在真空條件下進行，熱等靜壓成型的壓力為P，P＝30MPa?50MPa，溫度為T₂，T₂＝750K?850K；S3、采用聚焦離子束在塊體MOF玻璃表面制備微型圓柱陣列，即完成高強高韌MOF玻璃的制備；所述微型圓柱陣列中微型圓柱的高度為0.3um?2um，直徑為100nm?500nm，微型圓柱陣列的密度為每1mm²內1700?3600個微型圓柱。本發明解決了現有技術中MOF玻璃可靠性和耐久性不足的問題，克服了MOF玻璃低強度脆性的內在特性，為工業應用提供了保障。

技術領域

本發明涉及一種高強高韌MOF玻璃的制備方法及其所制備的MOF玻璃，屬于金屬有機框架材料制備技術領域。

背景技術

金屬有機框架(Metal-Organic Framework，簡稱MOF)是指由含氧、氮等的多齒有機配體與過渡金屬離子自組裝而成的，有特殊孔道結構的類沸石骨架材料。它們具有孔隙率高、比表面積大、密度小，孔徑結構、組成和功能設計可調等優點，可以用來運輸清潔能源和吸附二氧化碳等，對實現碳中和、緩解氣候變暖有重要的作用。然而，MOF材料攜帶和運輸不方便，且強度不高。MOF玻璃在一定程度上能夠緩解以上問題，但MOF玻璃屬于脆性材料，嚴重限制了應用中的可靠性和耐久性，比如在高壓或高應力應用場合(管道、壓力容器等)，傳統MOF玻璃由于強度低且脆容易導致在使用過程中失效。因此，如何制備高強高韌的MOF玻璃是現在亟需解決的一大難題。

發明內容

本發明的發明目的是解決現有技術中MOF玻璃可靠性和耐久性不足的問題，開發制備高強高韌MOF玻璃，克服了MOF玻璃低強度脆性的內在特性，為工業應用提供了保障。

本發明實現其發明目的首先提供了一種高強高韌MOF玻璃的制備方法，其步驟如下：

S1、按照以下質量百分比準備制備原料：10％-15％六水硝酸鈉、70％-75％咪唑、10％-15％苯并咪唑，采用溶劑熱合成法制備粉體MOF；

S2、通過熱等靜壓成型將粉體MOF壓縮為塊體MOF玻璃，所述熱等靜壓成型在真空條件下進行，熱等靜壓成型的壓力為P，P＝30MPa-50MPa，溫度為T₂，T₂＝750K-850K；

S3、采用聚焦離子束在塊體MOF玻璃表面制備微型圓柱陣列，即完成高強高韌MOF玻璃的制備；所述微型圓柱陣列中微型圓柱的高度為0.3um-2um，直徑為100nm-500nm，微型圓柱陣列的密度為每1mm²內1700-3600個微型圓柱。

進一步，本發明制備方法所述步驟S1制備原料中各組分的質量百分比為：12％-13％六水硝酸鈉、72％-74％咪唑、11.5％-13.5％苯并咪唑。

進一步，本發明制備方法所述步驟S1溶劑熱合成法所用溶劑為N,N-二甲基甲酰胺，溶劑熱合成法的反應溫度為T₁，T₁＝120℃-140℃。

進一步，本發明制備方法所述步驟S1采用溶劑熱合成法制備粉體MOF的具體操作是：

s11、將制備原料和N,N-二甲基甲酰胺加入水熱瓶中，超聲分散并攪拌至充分溶解，得到混合溶液；

s12、加熱混合溶液至反應溫度T₁并保溫24h-48h，然后移除N,N-二甲基甲酰胺，得到粉體MOF；

s13、依次采用N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷清洗粉體MOF，并將清洗后的粉體MOF置于二氯甲烷中浸泡24h-48h；