[发明专利]一种制备多壳层空心结构金属有机框架材料的方法

说明书

本发明公开了一种制备多壳层空心结构金属有机框架材料的方法。该方法首先制备金属有机框架材料(MOF)，然后分散到质子溶剂中进行刻蚀，得到单层空心的MOF；以MOF为晶种，外延生长得到MOF@MOF，然后分散到质子溶剂中进行刻蚀，得到双层空心的MOF；重复外延生长步骤得到多壳层MOF，最后经刻蚀得到多壳层空心结构MOF。该方法简单易行，条件温和，安全性高，可以得到多壳层空心MOF，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于金属有机框架材料制备技术领域，特别涉及一种制备多壳层空心结构金属有机框架材料的方法。

背景技术

金属有机框架材料(Metal–organic frameworks,MOFs)是一类由金属离子/金属原子簇和有机配体组装形成的多孔材料。由于其具有高比表面积、孔径和窗口大小可调、配体易修饰等结构特点，在气体吸附和分离、催化和药物缓释等方面有着广泛的应用。近年来，通过对MOF材料的形貌和结构进行调控、改性从而提升其性能的方法受到了很大的关注。其中，由空腔和多孔MOF壳层构成的空心MOF材料成为研究热点。然而，目前的方法只能合成多晶的单层空心MOF材料。到目前为止对于多层空心MOF材料的制备方法还没有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备多壳层空心结构金属有机框架材料的方法。该方法简单易行，条件温和，安全性高，可以得到多壳层空心MOF，具有广阔的应用前景。

本发明首先制备MOF，然后分散到质子溶剂中进行刻蚀，得到单层空心的MOF；以MOF为晶种，外延生长得到MOF@MOF，然后分散到质子溶剂中进行刻蚀，得到双层空心的MOF；重复外延生长步骤得到多壳层MOF，最后经刻蚀得到多壳层空心结构MOF。

本发明所述的空心结构金属有机框架材料的制备方法为：

1)配制金属盐和有机配体的混合液，搅拌均匀后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，然后20-200℃反应0.5-72小时，产物用极性溶剂离心洗涤，烘干，得到金属有机框架材料；

2)将步骤1)得到的金属有机框架材料分散到质子溶剂中，然后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，40-200℃刻蚀0.5-24小时，即得空心结构金属有机框架材料。

本发明所述的制备多壳层空心结构金属有机框架材料的方法为：

1)配制金属盐和有机配体的混合液，搅拌均匀后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，然后20-200℃反应0.5-72小时，产物用极性溶剂离心洗涤，烘干，得到金属有机框架材料；

2)将金属有机框架材料分散到金属盐和有机配体的混合液中，然后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，20-200℃反应0.5-72小时，产物用极性溶剂离心洗涤，烘干；

3)将步骤2)的产物重复步骤2)的反应操作1-8次，得到多壳层金属有机框架材料；

4)将步骤2)的产物或步骤3)得到的多壳层金属有机框架材料分散到质子溶剂中，然后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，40-200℃刻蚀0.5-24小时，即得多壳层空心结构金属有机框架材料。

所述的金属盐选自硝酸铬、硝酸铁、硝酸铝、硝酸锌、硝酸钴、硝酸镍、硝酸铈、硝酸镧、硝酸铜、氯化镁、氯化锰、氯化铬、氯化铝、氯化锌、氯化钴、氯化镍、氯化铜中的一种或几种。

所述的有机配体选自对苯二甲酸、氨基-对苯二甲酸、联苯二甲酸、均苯三甲酸、氨基均苯三甲酸、二甲基咪唑、偏苯三甲酸中的一种或几种。

所述的极性溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、甲酰胺、乙醇、甲醇、氯仿、去离子水中的一种或几种。

所述的金属盐和有机配体的混合液中，金属盐的浓度为0.005-5mol/L，有机配体与金属盐的摩尔比为0.2-5:1。