[发明专利]一种表面改性的金属有机骨架复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种表面改性的金属有机骨架复合物及其制备方法和应用。是通过表面改性法将功能性疏水基团通过化学修饰连接到金属有机骨架材料的晶体外表而获得的表面超疏水金属有机骨架复合物。成功将亲水的金属有机骨架材料改性为超疏水的金属有机骨架材料，而且改性的金属有机骨架材料展现出快吸油，吸附量大，可循环次数高等优点，更重要是这种制备方法，快速，易操作，原料便宜。因此，在未来污水处理，油水分离方面有着很好的应用前景。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种表面改性的，具体超疏水/超亲油性的金属有机骨架复合物及其制备方法和应用。

背景技术

在过去的几年里，由于原油的开采、加工、运输以及各种炼制油的大量使用，导致水体严重污染，恶化生存环境，危害人类健康。因此，随着水资源短缺和污染的加剧，含油废水的综合治理亦成为目前迫切需要探索和研究的课题。

表面改性是将功能性(超疏水性、超亲油性、两亲性等)的小分子或聚合物修饰到二维或三维载体材料表面上，从而制备出表面改性的复合材料。其中，由于功能性的分子处于原有材料的表面，因此，复合材料主要的性质主要取决于表面分子的性质。如，将一些疏水性的化学分子修饰到亲水材料表面上，就可以将其表面亲水性改变成疏水性。目前，其改性方法主要包括两类：一是物理包裹，二是化学修饰。物理包裹主要是指旋涂等方法将聚合物修饰到载休表面。化学修饰是通过有机分子间化学反应将其修饰到载体表面。表面材料与载体材料之间的相容性/界面结合力是表面改性复合材料性能稳定的关键。

金属有机骨架材料(MOFs)是金属离子或金属簇与有机配体通过配位键链接而成的有序的并具有永久性孔道的晶体材料。由于金属离子或金属簇的种类多样，以及有机配体的高度可设计性，这种材料相对与传统无机材料具有更高的可设计以及可修饰的性能，是一种广受关注的新兴多孔材料。

这种具有巨大内表面积的多样性多孔材料被发现了其在气体储存、分离、催化、检测等方面具有巨大潜在的应用价值。然而由于配位键对于水的敏感，大部分这种材料存在着水稳定性差的问题。由于水在大气圈、生物体内环境以及工业过程中的广泛存在，使得制备发明新的水稳定性材料对于金属有机骨架材料的实际应用非常重要。

从头设计一个金属有机骨架材料的难度很大，同时在很多特定的目标上金属有机骨架材料已经有很好的候选材料，作为一种具有可修饰性的材料，能够在已知的材料上通过合成后修饰的方法提高水稳定性是一个很有吸引力的方法。外表面的疏水层能够排阻液态水，减少孔道对大量水的接触以及材料表面被水浸润而性能下降，在很多环境下对金属有机骨架材料都是很好的性质。而水热稳定性的增强，使得金属有机框架材料能在更加广泛和现实的条件下得到应用。

发明内容

本发明的目的是利用MOFs为基质材料，利用功能性疏水基团，在一定的温度下，利用溶剂热的方法合成一种表面改性的金属有机骨架复合物及其在油水分离中的应用。

本发明采用的技术方案是：一种表面改性的金属有机骨架复合物，是将功能性疏水基团通过化学修饰连接到金属有机骨架材料的晶体外表而获得的表面超疏水的金属有机骨架复合物；所述的金属有机骨架材料是ZIF-67、HKUST-1或UiO-66。

进一步的，上述的一种表面改性的金属有机骨架复合物，所述的功能性疏水基团来自于碳链长度为12到18的氨基直链烷烃。

进一步的，上述的一种表面改性的金属有机骨架复合物，所述的氨基直链烷烃是十八烷胺(OA)。

进一步的，上述的一种表面改性的金属有机骨架复合物，所述的氨基直链烷烃与金属有机骨架材料的摩尔比为1:20-100。

一种表面改性的金属有机骨架复合物的制备方法，包括如下步骤：

1)将金属有机骨架材料进行活化；