溶剂蒸发诱导制备金属有机骨架材料的方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910686235.3 (22)申请日 2019.07.29 (71)申请人 南京工业大学 地址 210009 江苏省南京市鼓楼区新模范 马路5号 申请人 南京杰科丰环保技术装备研究院有 限公司 (72)发明人 刘优林李董艳沈岳松祝社民 (74)专利代理机构 南京天华专利代理有限责任 公司 32218 代理人 徐冬涛 (51)Int.Cl. C08G 83/00(2006.01) (54)发明名称 一种溶剂蒸发诱导制备金属有机骨架材料 的方法 (57)摘要 本发明涉及一种溶。

2、剂蒸发诱导制备金属有 机骨架材料的方法， 该方法利用溶剂蒸发诱导方 法， 通过无机金属与有机配体之间自组装过程和 配位作用， 制备出金属有机骨架材料； 本发明制 备方法绿色环保， 制备过程简单， 无废液、 制备的 金属有机骨架材料颗粒粒度分布均一， 在气体分 离和储存、 催化、 磁学、 光学等领域具有很好的应 用前景。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 110372876 A 2019.10.25 CN 110372876 A 1.一种溶剂蒸发诱导制备金属有机骨架材料的方法， 其具体步骤如下： (1)称取一定量过渡金属化合物和有机配体， 机械混合， 获得均匀粉末； (2)将上述混合的。

3、均匀粉末加入到溶剂中， 获得均匀混合液； (3)将上述混合液放在一定温度下静置， 直至溶剂蒸发完全， 获得金属有机骨架材料。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于步骤(1)中所述的过渡金属化合物为含过渡 金属的硝酸盐、 氯化物、 氢氧化物、 硫酸盐、 碱式碳酸盐或碱式硝酸盐中的一种或者多种混 合； 其中过渡金属为锌、 铁或钴中的一种或者多种混合。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于步骤(1)所述的有机配体为对苯二甲酸、 2- 氨基对苯二甲酸、 咪唑、 2-甲基咪唑、 2-乙基咪唑或苯丙咪唑的一种。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于步骤(2)中所述的溶剂为乙醇、 水或甲醇。

4、中 的一种。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于步骤(2)中所述的静置温度为080， 静 置时间为250小时。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于过渡金属化合物、 有机配体和溶剂的摩尔比 为1： (0.56)： (20100)。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110372876 A 2 一种溶剂蒸发诱导制备金属有机骨架材料的方法 技术领域 0001 本发明涉及多孔材料领域， 具体涉及一种溶剂蒸发诱导制备金属有机骨架材料的 方法。 背景技术 0002 金属有机骨架材料(Metal-organic Framework,MOFs)是一类新型的多孔材料， 由 无机金属和有机配体通过。

5、自组装的方式形成的配位聚合物。 相比于传统的多孔材料(沸石、 介孔分子筛、 活性碳)， 金属有机骨架材料具有独特的孔道、 较高比表面积、 较大的孔隙率以 及其丰富的元素组成和多样的配位方式， 在气体分离和储存、 催化、 磁学等领域具有很好的 应用前景。 虽然金属有机骨架材料展现出了许多优势， 但是目前仍然没有得到规模化应用， 其中重要原因之一是合成产率较低， 而且金属有机骨架材料的合成受到诸多因素影响， 如 温度、 压力、 浓度、 体系的酸碱度等， 这些因素共同影响金属与有机配体之间的自组装过程。 目前， 金属有机骨架材料最常用的制备方法是水(溶剂)热法和溶液晶体生长法。 水(溶剂) 热法是将。

6、反应物与溶剂混合， 在特定反应温度和自生压力条件下反应， 合成出金属有机骨 架材料。 CN201310351980.5公开了一种多孔金属有机骨架材料的制备及应用， 利用金属盐、 有机配体的混合液中加入缓释碱， 通过水(溶剂)热方法制备出金属有机骨架材料； 但是水 (溶剂)热方法需要加热， 而且会产生较多废液， 产率较低。 相对于水(溶剂)热方法， 溶液晶 体生长法则是配制特定浓度的混合液， 在机械搅拌过程中通过晶体成核、 生长， 合成出金属 有机骨架材料。 Green Chem.,2018,20,1074文章中利用碱液作为沉淀剂， 通过溶液晶体生 长法， 合成金属有机骨架材料， 该方法可以提高。

7、产率， 但是同样产生较多废液。 发明内容 0003 本发明的目的是基于上述存在的问题， 提出了一种溶剂蒸发诱导制备金属有机骨 架材料的方法。 该制备方法利用溶剂蒸发诱导方法， 通过无机金属与有机配体之间自组装 过程和配位作用， 制备出金属有机骨架材料。 本发明制备方法绿色环保， 制备过程简单， 条 件温和、 无废液， 该方法制备的金属有机骨架材料颗粒尺寸均一。 0004 本发明的技术方案为： 一种溶剂蒸发诱导制备金属有机骨架材料的方法， 其具体 步骤如下： 0005 (1)称取一定量过渡金属化合物和有机配体， 机械混合， 获得均匀粉末； 0006 (2)将上述混合的均匀粉末加入到溶剂中， 获得。

8、均匀混合液； 0007 (3)将上述混合液放在一定温度下静置， 直至溶剂蒸发完全， 获得金属有机骨架材 料。 0008 优选步骤(1)中所述的过渡金属化合物为含过渡金属的硝酸盐、 氯化物、 氢氧化 物、 硫酸盐、 碱式碳酸盐或碱式硝酸盐中的一种或者多种混合； 其中过渡金属为锌、 铁或钴 中的一种或者多种混合。 0009 优选步骤(1)所述的有机配体为对苯二甲酸、 2-氨基对苯二甲酸、 咪唑、 2-甲基咪 说明书 1/3 页 3 CN 110372876 A 3 唑、 2-乙基咪唑或苯丙咪唑的一种。 0010 优选步骤(2)中所述的溶剂为乙醇、 水或甲醇中的一种。 0011 优选步骤(2)中所述。

9、的静置温度为080， 静置时间为250小时。 0012 优选过渡金属化合物、 有机配体和溶剂的摩尔比为1： (0.56)： (20100)。 0013 有益效果： 0014 本发明利用溶剂蒸发诱导方法， 通过无机金属与有机配体之间自组装过程和配位 作用， 制备出金属有机骨架材料； 本发明制备方法绿色环保， 制备过程简单， 无废液， 制备的 金属有机骨架材料颗粒粒度分布均一， 在气体分离和储存、 催化、 磁学、 光学等领域具有很 好的应用前景。 附图说明 0015 图1实施例1合成的锌-咪唑骨架材料A的扫描电镜图。 具体实施方式 0016 下面结合实施例对本发明做进一步说明， 但本发明的保护范围。

10、不限于此： 0017 实施例1： 锌-咪唑骨架材料 0018 (1)称取0.60g硝酸锌、 0.20g氢氧化锌和0.55g咪唑， 机械混合， 获得均匀粉末。 0019 (2)将上述粉末加入到4.60g乙醇中， 获得均匀混合液， 其中锌化合物(硝酸锌和氢 氧化锌)、 咪唑和乙醇之间的摩尔比为1： 2： 25。 0020 (3)将上述混合液放在0条件下， 静置48小时， 溶剂挥发完全， 获得尺寸均一的 锌-咪唑骨架材料A。 合成的锌-咪唑骨架材料A的扫描电镜图如图1所示， 从图中可以看到合 成的锌-咪唑骨架材料为的尺寸均一亚微米颗粒。 0021 (4)利用氮气吸附分析(BET方法)测定锌-咪唑骨架。

11、材料A的比表面积为1656m2g-1。 0022 实施例2： 铁-对苯二甲酸骨架材料 0023 (1)称取1.62g硝酸铁和1.33g的对苯二甲酸， 机械混合， 获得均匀粉末。 0024 (2)将上述粉末加入到6.48g水中， 获得均匀混合液， 其中硝酸铁、 对苯二甲酸和水 之间的摩尔比为1： 2： 90。 0025 (3)将上述混合液放在75条件下， 静置12小时， 溶剂挥发完全， 获得尺寸均一的 铁-对苯二甲酸骨架材料B。 0026 (4)利用氮气吸附分析(BET方法)测定铁-对苯二甲酸骨架材料B的比表面积为 1439m2g-1。 0027 实施例3： 锌-2-甲基咪唑骨架材料 0028 。

12、(1)称取0.27g氯化锌， 0.20g氢氧化锌和0.33g 2-甲基咪唑， 机械混合， 获得均匀 粉末。 0029 (2)将上述粉末加入到5.12g甲醇中， 获得均匀混合液， 其中锌化合物(氯化锌和氢 氧化锌)、 2-甲基咪唑和甲醇之间的摩尔比为1： 1： 40。 0030 (3)将上述混合液放在60条件下， 静置3小时， 溶剂挥发完全， 获得尺寸均一的 锌-2-甲基咪唑骨架材料C。 0031 (4)利用氮气吸附分析(BET方法)测定锌-2-甲基咪唑骨架材料C的比表面积为 说明书 2/3 页 4 CN 110372876 A 4 1537m2g-1。 0032 实施例4： 锌、 钴-2-乙基。

13、咪唑骨架材料 0033 (1)称取0.51g碱式碳酸锌、 0.30g硝酸钴和1.15g 2-乙基咪唑， 机械混合， 获得均 匀粉末。 0034 (2)将上述粉末加入到10.24g甲醇中， 获得均匀混合液， 其中过渡化合物(碱式碳 酸锌和硝酸钴)、 2-乙基咪唑和甲醇之间的摩尔比为1： 3： 80。 0035 (3)将上述混合液放在50条件下， 静置10小时， 溶剂挥发完全， 获得尺寸均一的 锌、 钴-2-乙基咪唑骨架材料D。 0036 (4)利用氮气吸附分析(BET方法)测定锌、 钴-2-乙基咪唑骨架材料D的比表面积为 1475m2g-1。 0037 实施例5： 铁-2-氨基对苯二甲酸骨架材料。

14、 0038 (1)称取1.04g氯化铁和2.17g的2-氨基对苯二甲酸， 机械混合， 获得均匀粉末。 0039 (2)将上述粉末加入到11.04g乙醇中， 混合， 获得均匀混合液， 其中氯化铁、 2-氨基 对苯二甲酸和乙醇之间的摩尔比为1： 3： 60。 0040 (3)将上述混合液放在60条件下， 静置8小时， 溶剂挥发完全， 获得尺寸均一的 铁-2-氨基对苯二甲酸骨架材料E。 0041 (4)利用氮气吸附分析(BET方法)测定铁-2-氨基对苯二甲酸骨架材料E的比表面 积为1354m2g-1。 0042 实施例6： 锌、 钴-苯并咪唑骨架材料 0043 (1)称取0.14g硫酸钴、 0.44。

15、g碱式硝酸锌和0.28g的苯并咪唑， 机械混合， 获得均匀 粉末。 0044 (2)将上述粉末加入到5.52g乙醇中， 混合， 获得均匀混合液， 其中过渡金属化合物 (硫酸钴和碱式硝酸锌)、 苯并咪唑和乙醇之间的摩尔比为1： 0.6： 30。 0045 (3)将上述混合液放在40条件下， 静置24小时， 溶剂挥发完全， 获得尺寸均一的 锌、 钴-苯并咪唑骨架材料F。 0046 (4)利用氮气吸附分析(BET方法)测定锌、 钴-苯并咪唑骨架材料F比表面积为 1591m2g-1。 0047 以上实施例合成的不同金属有机骨架材料的比表面积见表1： 0048 表1合成的不同金属有机骨架材料的比表面积 0049 说明书 3/3 页 5 CN 110372876 A 5 图1 说明书附图 1/1 页 6 CN 110372876 A 6 。