[发明专利]由金属有机骨架材料制备的金属氧化物

说明书

本发明涉及从多孔金属有机骨架材料制备金属氧化物的方法，通过这 些方法获得的金属氧化物及其用途。

金属氧化物是人们感兴趣的一类物质，用于许多应用。

至少因此在现有技术中有许多获得这些金属氧化物的方法。除了例如 从矿石制备金属氧化物的方法之外，也可以大规模生产特别是高纯度的金 属氧化物。

这些生产方法的原料可以具有不同的性质。例如，α-氧化铝是从铝土 矿生产的。以孔隙率为人们所知的γ-Al₂O₃是从水铝矿或勃姆石生产的， γ-Al₂O₃在高于1000℃的温度被转化成α-Al₂O₃。γ-Al₂O₃例如用作吸附 剂、催化剂或催化剂载体。

为了生产金属氧化物，也使用金属有机化合物。在这种情况下，金属 氧化物可以例如使用化学汽相沉积方法生产。结果，特别在相应的基质上 能形成层。此外，已经知道溶胶-凝胶方法、冷冻干燥或火焰热解生产方法。

C.-Y.Su等在J.Am.Chem.Soc.126(2004)3576-3586页描述了一种生 产氧化锌的有趣途径。在这种情况下，首先制备第一种金属有机骨架材料， 其中先从金属离子(锌)和有机配体(3-氨基-1，2，4-三唑或3-氨基-1，2，4-三 唑-5-羧酸)形成多孔的三维金属有机骨架。将此骨架材料在氧气氛中在高 于600℃的温度加热，从而形成氧化锌。

基于锌的多孔金属有机骨架材料是在文献中公知的，其特征是具有较 高的比表面积，从而这些材料一般用于例如吸附气体。在这种情况下，对 苯二甲酸锌(MOF-5)是最为人熟知的。

但是，在现有技术中还不知道从金属有机骨架材料形成的氧化锌是否 具有能使这种氧化物有用的性能。

因此，本发明的目的是提供制备金属氧化物的方法、以及这些金属氧 化物，从而将这些金属氧化物应用于合适的用途。

此目的通过一种制备金属氧化物的方法实现，该方法包括以下步骤：

-在比多孔金属有机骨架材料的完全分解温度更高的温度下加热多孔 金属有机骨架材料，所述骨架材料含有至少一种与至少一种金属离子配位 键合的至少双齿有机化合物，并且所述金属离子选自元素周期表的2-4族 和13族的金属。

此目的另外通过本发明方法获得的金属氧化物实现。

这是因为发现通过本发明方法制备的上述2-4族和13族的金属的氧化 物具有较高的比表面积，因此能特别用于吸附物质的领域。这些比现有技 术更高的比表面积可以归因于金属有机骨架材料的骨架结构至少部分地保 留在相应金属氧化物的结构中。

但是，惊奇的是，发现现有技术中从金属有机骨架材料制备的氧化锌 具有非常低的比表面积，因此不适合用于相应的用途。所以，令人惊奇的 是使用本发明的金属才能实现所述目的。

因此，本发明的制备金属氧化物的方法从加热多孔金属有机骨架材料 的步骤进行。

在此步骤中，所述材料可以作为分散体或作为干固体存在。另外，金 属有机骨架材料可以作为粉末或作为成型体或作为这两者存在。优选，加 热操作使用粉末形式的多孔金属有机骨架材料进行。

加热可以通过本领域技术人员公知的任何方法进行。一般，加热在合 适的炉中进行，例如马弗炉或旋转管式窑。当使用炉时，另外方便的是可 以在合适气氛的存在下进行加热。为此，相应地可以在炉中或在炉上安排 用于相应气体或气体混合物的进料，使得含多孔金属有机骨架材料的炉室 可以用相应的气体或气体混合物吹扫。

只要需要将金属有机骨架材料转化成相应的金属氧化物，就加热多孔 金属有机骨架材料。所以，在这种情况下，在比金属有机骨架材料的完全 分解温度更高的温度下加热。

为了本发明目的，“完全分解温度”表示多孔金属有机骨架材料开始 转化成相应金属氧化物的温度。但是，金属有机骨架材料也可以经由中间 阶段被转化成金属氧化物。例如，在形成金属氧化物之前，可能已经形成 碳酸盐。在这种情况下，“完全分解温度”表示将各自最后中间阶段转化 成金属氧化物所需的温度。

完全分解温度可以在本领域技术人员已知的方法基础上测定。例如， 此温度可以通过热重分析法检测，其中通过伴随的分析能检测相应金属氧 化物的形成。