[发明专利]一种HKUST-1配合物纳米粒子的制备方法

说明书

本发明涉及一种金属有机配合物HKUST‑1纳米粒子及其制备方法，属于新型纳米催化材料制备领域。本发明所用材料合成方法为溶液法。具体步骤如下：首先将均苯三甲酸和氢氧化钠溶解到去离子水中，在烧杯中加入去离子水和N,N‑二甲基甲酰胺，将均苯三甲酸与氢氧化钠的溶液加入烧杯中，然后加入硝酸铜水溶液，磁力搅拌，将所得产物离心、洗涤、干燥后得到天蓝色粉末状固体即为所述纳米材料。本发明制备方法简便易行，合成的催化纳米材料性能稳定，实验条件绿色环保，实验条件不苛刻适合大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种金属有机配合物HKUST-1纳米粒子及其制备方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)材料是由离子簇或者金属离子在各种有机配体的连接下形成的一类新型无机-有机杂化材料，具有比表面积大、孔隙率高、性能稳定、密度小等优良特点，近年来在气体存储与分离、催化、传感等方面表现出来的优异性能而备受关注。众所周知，随着材料的尺寸降低至纳米范围，其物理化学性能往往会发生显著的变化。将金属有机骨架配合物的尺寸缩小至纳米尺度后，在保留其结构可调、性能多样等特性的同时，可以进一步提高其比表面积，增强其在气体吸附、催化等领域的性能。因而，纳米尺寸金属有机骨架配合物的制备方法研究具有重要的意义。

由铜离子和均苯三甲酸配体构筑的HKUST-1配合物自被Chui等人报道以来即受到了广泛的关注。HKUST-1具有超过1000m²/g的比表面积，在高温煅烧下仍能保持良好的骨架结构，在气体吸附分离以及催化领域有着重要的应用。然而目前HKUST-1的合成方法一般具有反应时间长、能耗大以及制备条件复杂等缺点。如：溶剂热法制备的HKUST-1易得到较大的晶体颗粒，且在高温高压下易生成不利于后续应用的Cu₂O，其反应时间一般在12小时以上(Chiericatti C, Micropor. Mesopor. Mater., 2012, 162: 60-63)；微波法所制备的HKUST-1材料尺寸较大且要求微波辐射的条件(Tari N E, J. Porous Mater., 2015, 22:1161-1169)。因此，发展一种简单易行，反应时间短，反应能耗低的HKUST-1配合物制备方法具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的上述不足之处，本发明提供了一种金属有机配合物HKUST-1纳米粒子及其超快速制备方法，在室温下通过扩散法，在10秒内即可制备尺寸均一，形貌规整的HKUST-1纳米粒子。其制备工艺简单、快速高效、成本低廉，适合大规模工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

1）按一定摩尔比称取均苯三甲酸和NaOH固体于锥形瓶中并加入去离子水，超声以促进其溶解；

2）称取一定量硝酸铜于烧杯中，加入去离子水，配制一定浓度的硝酸铜水溶液；

3）将一定比例的去离子水和N, N-二甲基甲酰胺加入烧杯中，再加入步骤1)中所得溶液，磁力搅拌使其混合均匀；

4）将步骤2）所得硝酸铜溶液加入到步骤3）所得溶液中并磁力搅拌反应；

5）将步骤4）所得反应混合物离心分离，并用去离子水和乙醇洗涤，用鼓风干燥机干燥后即得到最终产物。

本发明的有益效果：

（1）本发明提供了一种新型的金属有机配合物HKUST-1纳米粒子的制备方法，制备方法简单易操作，不需要特殊的设备，成本低廉且适于大规模制备，可以满足实际应用的需求；

（2）本发明制备的金属有机配合物HKUST-1纳米粒子制备速度快，极大提高了合成效率；

（3）本发明制备的金属有机配合物HKUST-1颗粒为纳米尺寸，相比块体金属有机配合物HKUST-1具有更高的比表面积且更容易分散，应用性更强；