[发明专利]二茂铁基超薄金属有机框架纳米片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二茂铁基超薄金属有机框架纳米片及其制备方法。所述的二茂铁基超薄金属有机框架纳米片由有机配体1,1'‑二茂铁二甲酸、金属盐四氯化锆和调制剂酸制备获得。本发明制备方法简单，所得二茂铁基超薄金属有机框架纳米片具有多孔的结构，化学性质稳定，且可以通过反应条件对其厚度和横向尺寸进行调节。

技术领域

本发明属于材料化学领域的一种有机框架纳米片及其制备方法，具体涉及一种二茂铁基超薄金属有机框架纳米片及其制备方法。

背景技术

金属有机框架是一类具有晶体结构的多孔材料。由于其具有高的孔隙率、大的比表面积以及结构可调节等性能，在非均相催化、气体存储和分离等领域均有着重要的应用。

与大体积的金属有机框架相比，超薄金属有机框架纳米片具有超薄的厚度，以及大的横向尺寸。这些特点使得超薄金属有机框架纳米片具有更多暴露的活性位点，在气体分离以及非均相催化中有着重要的优势。

目前来说，制备超薄金属有机框架纳米片主要有自上而下和自下而上两大类方法。其中自上而下法主要是通过机械或化学剥离的方法，将大体积的金属有机框架剥离成纳米片。这种方法虽然可以得到纳米片，但是产率较低，且对纳米片的形貌无法控制。自下而上的方法，则可以很好的克服这些问题。但是要得的高质量的超薄金属有机框架纳米片，通常需要加入高分子表面活性剂。而这些表面活性剂会残留在金属有机框架内，使其比表面积和暴露的位点减少。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种二茂铁基超薄金属有机框架纳米片及其制备方法，其厚度在50nm以下，横向尺寸在1000nm以下。

本发明采用以下技术方案：

一、一种二茂铁基超薄金属有机框架纳米片：

所述的二茂铁基为1,1'-二茂铁二甲酸，超薄指的是金属有机框架纳米片的厚度在50nm以下，金属有机框架指的是1,1'-二茂铁二甲酸与四氯化锆经过水热反应后制备得到的产物，纳米片指的是金属有机框架的横向尺寸在1000nm以下。

所述的二茂铁基超薄金属有机框架纳米片由有机配体1,1'-二茂铁二甲酸、金属盐四氯化锆和调制剂酸制备获得。

所述的二茂铁基超薄金属有机框架纳米片厚度在50nm以下，横向尺寸在1000nm以下。

所述的厚度与横向尺寸为单个二茂铁基超薄金属有机框架纳米片的厚度与横向尺寸，横向尺寸为垂直于厚度方向的平面上任意方向的尺寸。

二、一种二茂铁基超薄金属有机框架纳米片的制备方法：

在一定温度条件下，将有机配体1,1'-二茂铁二甲酸、金属盐四氯化锆和调制剂酸加入到反应容器中，然后加入溶剂N,N-二甲基甲酰胺调节溶液中四氯化锆和1,1'-二茂铁二甲酸的的浓度，反应一段时间后即得二茂铁基超薄金属有机框架纳米片。

所述的1,1'-二茂铁二甲酸与四氯化锆的摩尔比为1:10～5:1；所述的酸与四氯化锆的摩尔比为1:1～300:1。

调节后溶液中所述四氯化锆和1,1'-二茂铁二甲酸的浓度为0.01～0.2mmol/mL。

所述酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、苯甲酸和盐酸中的一种。

所述的反应温度为80～180℃；所述的反应时间在30min到7天之间。

本发明制备的二茂铁基超薄金属有机框架纳米片用于负载金属钯，具体过程是：

1)制备超薄金属有机框架纳米片分散液：将二茂铁基超薄金属有机框架纳米片和水加入到反应容器中，超声一段时间将纳米片分散即得超薄金属有机框架纳米片分散液；