[發(fā)明專利]一種多級結(jié)構(gòu)的Cu-MOF及其制備方法

有效

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• 申請日: 2022-10-21
• 公開（公告）號: CN115572392B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 諶巖;祁鑫靜;張文釗;支少東;余晉昌
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 范盈;姚幸茹

本發(fā)明公開了一種多級結(jié)構(gòu)的Cu?MOF及其制備方法。本發(fā)明的Cu?MOF的制備方法，具體步驟包括：(1)對銅網(wǎng)進(jìn)行預(yù)處理；(2)將含有銅鹽與有機(jī)配體的溶液與銅網(wǎng)混合后發(fā)生水熱反應(yīng)。本發(fā)明采用了一種簡單的方法進(jìn)行處理，在銅網(wǎng)表面生成由片狀和立方體所組成的多級結(jié)構(gòu)的Cu?MOF，擴(kuò)大了其應(yīng)用的條件和范圍，所采用的方法操作簡單，能耗小，催化劑表面積顯著增加，具有良好的催化活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬有機(jī)框架材料的制備，尤其涉及到一種多級結(jié)構(gòu)的Cu-MOF材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著化石能源的消耗，空氣中二氧化碳的濃度逐年增加，引發(fā)了全球變暖，海平面上升等環(huán)境問題。研究可以轉(zhuǎn)化二氧化碳的催化劑迫在眉睫。

金屬有機(jī)骨架(MOF)是一種結(jié)晶材料，是由金屬中心離子與有機(jī)配體自組裝成的周期性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即由有機(jī)配體和金屬離子或團(tuán)簇通過配位鍵自組裝形成的具有分子內(nèi)孔隙的有機(jī)-無機(jī)雜化材料，MOF由有機(jī)配體配位的金屬原子或原子簇構(gòu)成一維、二維或三維的結(jié)構(gòu)，可用于氣體吸附、氣體儲存、氣體分離、催化劑等領(lǐng)域；與傳統(tǒng)的催化材料相比，MOF具有高孔隙率、低密度、大比表面積、孔道規(guī)則、孔徑可調(diào)以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多樣性和可裁剪性等優(yōu)點(diǎn)。其中Cu-MOF在二氧化碳催化方面具有顯著效果。但是單層的Cu-MOF穩(wěn)定性較差，與反應(yīng)物接觸面積有限導(dǎo)致催化效率較低。且合成Cu-MOF時(shí)采用DMSO、N,N-二甲基甲酰胺或DMF等有機(jī)溶液作為溶劑，會對環(huán)境造成污染。合成Cu-MOF常用對苯二甲酸、均苯三酸等作為配體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提出一種只用去離子水作為溶劑在溫和條件下進(jìn)行一步水熱法合成分級結(jié)構(gòu)的Cu-MOF的制備方法。

本發(fā)明提出了一種多級結(jié)構(gòu)的Cu-MOF，Cu-MOF經(jīng)由將銅網(wǎng)浸入含有銅鹽與有機(jī)配體的溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)制成，Cu-MOF為由片狀和立方體狀組成的多級結(jié)構(gòu)且附著在銅網(wǎng)表面。

優(yōu)選的，銅鹽為氯化銅。

優(yōu)選的，有機(jī)配體為2，6-萘二甲酸。

本發(fā)明還提供了該Cu-MOF的制備方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)處理：

用鹽酸、丙酮、水和乙醇去除銅網(wǎng)表面的油脂與氧化膜；

(2)制備Cu-MOF：

制備銅鹽的水溶液，將有機(jī)配體加入水溶液中，再將銅網(wǎng)置于水溶液中，于反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，再將反應(yīng)后的銅網(wǎng)用水和無水乙醇沖洗，干燥。

優(yōu)選的，步驟(1)中，將銅網(wǎng)放在鹽酸中超聲，用水沖洗，再在丙酮中超聲清洗，再用水、乙醇沖洗，干燥，得到潔凈的銅網(wǎng)。

優(yōu)選的，鹽酸濃度為1-3mol/L，干燥溫度為60℃-80℃，干燥時(shí)間為2-3h。

優(yōu)選的，步驟(2)中，水溶液的摩爾濃度為0.028-0.055mol/L。

優(yōu)選的，步驟(2)中，水熱反應(yīng)的溫度為60℃-80℃，水熱反應(yīng)的時(shí)間為18h-20h，干燥時(shí)間為2-3h，干燥溫度為60℃-80℃。

優(yōu)選的，步驟(2)中，有機(jī)配體為2，6-萘二甲酸，銅鹽與2，6-萘二甲酸的摩爾比為(0.6-2.4):1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的制備方法操作簡單，能源消耗小，用去離子水作為溶劑且所用溶劑對環(huán)境危害較小。用具有更大芳香體系的2，6-萘二甲酸作為配體，提供更多的超分子識別點(diǎn)，用帶有氯離子的銅鹽會對所合成的MOF有進(jìn)一步的刻蝕作用，導(dǎo)致所得到的Cu-MOF具有明顯的分級結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)催化劑相比，顯著提高了催化劑的表面積，具有良好的催化活性。

附圖說明