[發明專利]一種鋯基MOFs材料的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202111348221.4
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN113912861B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 鄧偉;徐紹亮;陳善良;張雙猛
• 申請（專利權）人: 佛山（華南）新材料研究院
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;B01J31/22;C01B3/04
• 代理公司: 廣東捷成專利商標代理事務所(普通合伙) 44770
• 代理人: 高夢華

本發明公開了一種鋯基MOFs材料的制備方法及其應用。本發明的鋯基MOFs材料的制備方法，包括將配體對苯二甲酸與鋯鹽懸浮在水和乙酸混合溶劑中，回流加熱，得到粉末產品；將所述粉末產品在室溫下依次用無水乙醇和無水二氯甲烷浸泡清洗；去除無水二氯甲烷得到樣品，將所述樣品放入動態真空條件下干燥，得到MOFs材料。本發明的鋯基MOFs材料制備方法，操作過程簡單，制備時間短，成本低。本發明的鋯基MOFs材料的應用是制備氫氣。

技術領域

本發明涉及新能源制造領域，特別是涉及一種鋯基MOFs材料的制備方法及其應用。

背景技術

最近幾年里，壓電催化技術的研究取得令人鼓舞的研究進展，該技術是利用機械振動能直接分解水的過程。作為新興的無機和有機的雜化材料，金屬有機框架(英語：MetalOrganic?Framework，縮寫：MOF)是一種由有機配體配位的金屬原子或原子簇構成一維、二維或三維的結構。通常，大多數關于MOF的研究集中在其在氣體儲存，分離，純化以及催化方面的應用，而對其力學性能，壓電性質的報導卻很少(ACS?Applied?MaterialsInterfaces，2017:32202.)。金屬有機骨架(MOFs)同時具有無機塊狀材料的化學、熱學和力學穩定性和有機連接體的易定制的分子結構的獨特的優勢。相對于傳統的壓電材料，MOFs還可以在相對低溫下通過簡單便捷的方法合成。到目前為止，MOF材料在開發具有良好壓電特性的極性方面取得了重大進展，顯示出了在各種應用如振動器、傳感器和能量收集技術方面的潛力(Angew.Chem.Int.Ed.，2020)。

但是現有的MOFs材料的制備方法操作麻煩，制備時間長，成本較高，不適用于量產。

發明內容

基于此，本發明的目的在于，提供一種操作簡單、操作時間短、成本低的鋯基MOFs材料的制備方法及其應用。

一種鋯基MOFs材料的制備方法，包括以下步驟：

將配體對苯二甲酸與鋯鹽懸浮在水和乙酸混合溶劑中，回流加熱，得到粉末產品；

將所述粉末產品在室溫下依次用無水乙醇和無水二氯甲烷浸泡清洗；

去除無水二氯甲烷得到樣品，將所述樣品放入動態真空條件下干燥，得到MOFs材料。

進一步優選地，所述將配體對苯二甲酸與鋯鹽懸浮在水和乙酸混合溶劑中，包括：

向帶有攪拌器和回流冷凝器的300ml反應器中加入50ml體積比為3:2的水和乙酸的混合溶劑，然后將5.0mmol配體對苯二甲酸與5.2mmol鋯鹽懸浮所述混合溶劑上，加熱到80℃回流后，加熱24h，得到粉末產品。

使用水和乙酸混合溶劑作為反應溶劑，可以更有利于反應物的溶解。由于因為乙酸中存在羥基，可以和你的配位聚合物形成分子間氫鍵，這樣也就等于在溶液中形成了穩定的體系物，所以易于溶解。而對于DMSO、DMF、氯仿等其本身并不會具有羥基集團存在，也不會形成氫鍵，因此難以溶解。

進一步優選地，所述配體對苯二甲酸為四氟對苯二甲酸或二羥基對苯二甲酸。

進一步優選地，所述鋯鹽為Zr(NO₃)₄或ZrCl₄。

進一步優選地，所述將所述粉末產品在室溫下依次用無水乙醇和無水二氯甲烷浸泡清洗，包括：

將所述粉末產品置于室溫下的100ml無水乙醇中浸泡三天，期間每天添加新的無水乙醇，再將無水乙醇浸泡后的粉末產品置于室溫下的100ml無水二氯甲烷中浸泡三天、期間每天添加新的無水二氯甲烷。

無水乙醇可以快速活化粉末產品。使用無水乙醇和無水二氯甲烷作為溶劑，對粉體進行清洗，清洗時間短、效率高，而使用去離子水沖洗則需要多洗8次以上。