[发明专利]内交联铪金属有机骨架材料的合成方法

说明书

本发明属于材料化学技术领域，具体涉及一种内交联铪金属有机骨架材料的合成方法；包括如下步骤：(1)向蒸馏水中加入铪金属有机骨架材料，混匀，之后加入交联剂和催化剂，在40‑90℃下反应30‑80min，之后冷却、离心、洗涤、过滤，得产物；蒸馏水、铪金属有机骨架材料、交联剂、催化剂的投料比为(10‑20mL)：0.1g:(0.3‑0.5g):(2‑10mL)；(2)向产物中加入活化剂，在30‑50℃下回流48‑72h，得到内交联铪金属有机骨架材料；本发明提供的合成方法高效、环保，制得的内交联铪金属有机骨架材料使用安全、储氢能力高。

技术领域

本发明属于材料化学技术领域，具体涉及一种内交联铪金属有机骨架材料的合成方法。

背景技术

随着社会的发展和环境问题的日益严重，对清洁、可再生的能源的研究受到了人们的广泛关注。比如，氢气作为一种环境友好型的可再生能源，其用途非常广泛。氢气在常温下性质稳定，但在点燃或加热的条件下能与许多物质发生化学反应，因此氢能在应用时必须要考虑安全、有效储运的问题。

目前多孔材料吸附储氢成为研究热点，多孔材料吸附储氢具有能耗少、安全等优点。但是目前市场上应用的多孔材料的制备过程中使用大量的有机溶剂，虽然能提高多孔材料的储氢能力，却对环境造成了很大的污染。此外，现有技术中对于金属有机骨架材料的储氢性能研究大多还是停留在多晶结构，其储氢能力还有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内交联铪金属有机骨架材料的合成方法，合成过程高效、环保，制得的内交联铪金属有机骨架材料使用安全、储氢能力高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种内交联铪金属有机骨架材料的合成方法，包括如下步骤：

(1)向蒸馏水中加入铪金属有机骨架材料，混匀，之后加入交联剂和催化剂，在40-90℃下反应30-80min，之后冷却、离心、洗涤、过滤，得产物；蒸馏水、铪金属有机骨架材料、交联剂、催化剂的投料比为(10mL-20mL)：0.1g：(0.3g-0.5g):(2mL-10mL)；

(2)向产物中加入活化剂，在30-50℃下回流48-72h，得到内交联铪金属有机骨架材料。

采用上述技术方案产生的有益效果在于：本发明提供的合成工艺简单、环保、高效；制得的内交联铪金属有机骨架材料在高压下可以吸附大量的氢气，具体的，通过N₂吸附测试和储氢分析实验表明：该内交联铪金属有机骨架材料的比表面积为402-658m²/g，微孔体积占总孔体积的58.0％-86.1％之间，平均吸附孔径为2.292-3.324nm，在定容压力为1.8MPa时，其对氢气吸附量在2.55-50.71mmol/g，使用安全可靠、且储氢能力高。

具体的来说，所述铪金属有机骨架材料由如下方法制得：

(a)量取蒸馏水和冰乙酸，再加入四氯化铪，混合溶解，之后加入有机配体，在90-120℃下反应20-24h，冷却、离心、洗涤、过滤，得到粗产物备用；所述蒸馏水、冰乙酸、四氯化铪、有机配体的投料比为30mL：20mL：3mol：3mol；

(b)向粗产物中加入活化剂，按照0.3g：20-25mL的质量体积比向粗产物中加入无水甲醇，在50-70℃下回流48-72h，之后在温度为100-120℃，真空度为0.05MPa下对回流产物干燥12-24h，得到铪金属有机骨架材料。

更具体的来说，所述有机配体为为2，5-二羟基对苯二甲酸、2-羟基对苯二甲酸、4'-羟基-[1，1'-联苯]-3，5-二羧酸、1-羟基-9，10-蒽二甲酸中的一种。事实上，有机配体为含羟基的苯环，或者杂为环的多羧基化合物，包括但不限于以上列出的具体材料。