[发明专利]一种金属有机骨架-酚醛树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种金属有机骨架‑酚醛树脂复合材料及其制备方法，属于材料化学领域。所述复合材料包括金属有机骨架材料、酚醛树脂或酚醛树脂前驱体，所述金属有机骨架材料与酚醛树脂或酚醛树脂前驱体的质量比为1：（0.5‑10）。本发明提供了一种以金属有机骨架材料为核、以酚醛树脂为壳的复合材料，实现了金属有机骨架材料被多孔材料完全包裹，有效克服了金属有机骨架材料生长在多孔材料的外表面及复合材料呈现相分离的问题。同时，所制备的金属有机骨架‑酚醛树脂复合材料的壁厚即酚醛树脂的厚度完全可以根据所加入的酚醛前驱体的量来调控，从而更有效的增强有机骨架材料的水热稳定性和结构稳定性。

技术领域

本发明属于材料化学领域，具体涉及一种金属有机骨架-酚醛树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

金属有机骨架材料(Metal-organic frameworks，MOFs)是一种新兴的由金属离子和有机配体自组装所形成的具有特殊三维孔道结构的类晶体多孔材料。通过调节金属离子种类和有机配体类型，MOFs的种类和结构也千变万化。与传统多孔材料相比，MOFs具有超高的比表面积、高孔隙率、低密度、可控的孔结构和尺寸以及可调的表面功能基团等，因此MOFs在存储、分离、催化等领域有着越来越广泛的应用。

鉴于绝大部分MOFs的热稳定性、水热稳定性和化学稳定性较弱，以及作为气体吸附剂时孔隙利用率低、低压吸附性能差等问题，研究者将MOFs(如：MOF-5、MOF-2、HKUST-1、MIL-101)和传统多孔材料(如：碳纳米管、石墨烯、CMK-3、活性炭、MCM-41、SBA-15、MCF)进行复合，从而提高MOFs的结构稳定性、孔隙利用率和吸附能力(Chem.Commun.,2013,49,1223；Chem.Commun.,2012,48,2009；Chem.Mater.,2009,21,1893；Phys.Status Solidi B,2010,247,2664；Appl.Surf.Sci.,2013,284,138)。MOFs复合材料制备过程中，研究者多采用将合成好且经过预处理的多孔材料加入MOFs前驱体中，然而由于MOFs晶体颗粒尺寸非常大(几百纳米至几微米)，远大于多孔材料的孔径，空间位阻导致MOFs难以在多孔材料孔道内单独生长，而是更倾向于生长在多孔材料的外表面，以至于所观察到的复合材料多呈现相分离状态(Micro.Meso.Mater.,2016,226,476；H.Mater.Chem.,2011,21,6698；Carbon,2011,49,563)，严格意义上来讲，目前文献中所报道的MOFs复合材料并未实现多孔材料对MOFs的包覆。除此之外，文献中所采用的MOFs多为MOF-2、MOF-5、HKUST-1、MIL-101，所采用的多孔材料多为碳纳米管、石墨烯、活性炭、介孔碳CMK-3以及介孔硅SBA-15、MCM-41和MCF等。目前为止，还没有类沸石咪唑骨架材料与酚醛树脂复合材料的相关报告。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种金属有机骨架-酚醛树脂复合材料及其制备方法，用于解决现有技术中存在的金属有机骨架材料易在多孔材料外表面生长而非孔道内生长、以及所制备的金属有机骨架复合材料易出现相分离的问题。

为了实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种金属有机骨架-酚醛树脂复合材料，所述复合材料包括金属有机骨架材料、酚醛树脂或酚醛树脂前驱体，所述金属有机骨架材料与酚醛树脂或酚醛树脂前驱体的质量比为1：(0.5-10)。

优选地，所述金属有机骨架材料选自IRMOFs、ZIFs、CPL、MILs、PCN或UiO中的任意一种。所述IRMOFs、ZIFs、CPL、MILs、PCN或UiO是本领域公知的金属有机骨架材料的简称，该些骨架材料具有相应的晶型结构，没有中文名称。