[发明专利]一种纸状梯度微纤复合金属有机骨架材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种纸状梯度微纤复合金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)纸状烧结纤维载体的制备；

(2)纸状烧结纤维载体的预处理：采用氨丙基三乙氧基硅烷预处理纸状烧结纤维载体，获得预处理的纸状烧结纤维载体；

(3)MOFs晶体在步骤（2）的经过预处理的纸状烧结纤维载体表面生长与沉积；

(4)MOFs膜在经过步骤（3）晶体沉积后的纸状烧结纤维载体上生长；

步骤（3）中MOFs晶体在纤维载体表面生长与沉积具体是指以水为溶剂，金属离子与有机配体在预处理的纸状烧结纤维载体表面反应，形成MOFs晶体；步骤（3）中所述金属离子为Zn²⁺，有机配体为2-甲基咪唑；金属离子与有机配体的摩尔比为1：（1~8），反应的时间为5h~24h；

步骤（4）中所述MOFs膜具体制备步骤为：将表面形成有MOFs晶体的纸状烧结纤维载体置于装有2-甲基咪唑、ZnCl₂、甲酸钠和溶剂的反应釜中进行溶剂热反应，获得MOFs膜；溶剂为甲醇或N-N二甲基甲酰胺，溶剂热反应温度为50-150℃，反应的时间为2-24h；

步骤（4）的MOFs膜制备中，所述2-甲基咪唑：ZnCl₂：甲酸钠的质量比为(0.9~1):(1~1.2):(0.5~0.6)； ZnCl₂与溶剂的质量体积比为（1~1.2）g：（70~90）mL；

步骤（2）中所述预处理的温度为65~110℃，预处理的时间为2~24h；所述预处理在有机溶剂中进行，所述有机溶剂为乙醇或甲苯；所述氨丙基三乙氧基硅烷在有机溶剂中质量浓度为1%~5%；

步骤（1）中所述纸状烧结纤维载体的制备：

将胶粘剂与纤维加入水中搅拌形成均匀浆液，并将浆液抄片，制备成纸张式烧结纤维载体前驱体；将纸张式烧结纤维载体前驱体进行干燥，将在保护性氛围下于600~1400℃下烧结10~120分钟，获得具有三维网状结构的纸状烧结纤维载体，纤维为陶瓷纤维、玻璃纤维或金属纤维中一种以上。

2.根据权利要求1所述纸状梯度微纤复合金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中MOFs晶体在纤维载体表面生长与沉积的具体步骤为：将有机配体溶于水，获得有机配体溶液；将含有金属离子的盐溶于水，获得金属离子溶液；将预处理的纸状烧结纤维载体浸泡于有机配体溶液中，然后滴入金属离子溶液，反应，纸状烧结纤维载体的表面形成MOFs晶体。

3.根据权利要求1所述纸状梯度微纤复合金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）的纸状烧结纤维载体的制备中，所述干燥的温度为105~200℃；所述保护性气氛为氮气或氦气；

所述胶粘剂与纤维的质量比为1：（1~3），所述胶粘剂为纤维素或热固树脂，所述金属纤维为铜、钴、镍、锌、银、钒、铁、不锈钢或镁中的任意一种或多种形成的合金纤维。

4.一种由权利要求1~3任一项所述制备方法得到的纸状梯度微纤复合金属有机骨架材料。

5.根据权利要求4所述纸状梯度微纤复合金属有机骨架材料在吸附和/或催化领域中的应用。