[发明专利]一种自支撑氢氧化物薄膜和金属有机骨架薄膜的快速制备方法

说明书

本发明以公开了一种自支撑氢氧化物薄膜和金属有机骨架薄膜的快速制备方法，步骤如下：1）利用乙醇胺水溶液将等体积的硝酸铜、硝酸锌或硝酸镉水溶液转化成相应的氢氧化物纳米线溶液，将纳米线溶液直接抽滤在水相（系）或者有机相（系）微孔过滤膜上；2）将纳米线薄膜加入到溶剂为乙醇，N,N‑二甲基甲酰胺的有机配体溶液中，常温反应得到金属有机骨架薄膜；3）将负载薄膜的微孔滤膜在高温下烘烤5 min，而后在水面或有机溶液表面迅速冷却底层微孔滤膜致使表面氢氧化物薄膜或金属有机骨架薄膜自动脱落。本发明可以直接快速制备得到大面积的致密的薄膜，微孔滤膜可以多次重复利用，制备的薄膜能够稳定存在并转移至其他基底表面。

技术领域

本发明涉及自支撑薄膜的制备领域，具体涉及一种自支撑氢氧化物纳米线薄膜和金属有机骨架化合物薄膜快速完整制备的方法。

背景技术

无机功能薄膜，比如层状双氢氧化物具有组成多样，性质可调等特点，一直备受关注并被广泛应用于分离、医药、光学等领域。金属有机骨架化合物（MOFs）薄膜由于具有高比表面积、高孔隙率、孔性质可调以及优异的化学稳定性，在吸附分离、催化、电化学、光学材料的领域具有广阔的应用前景，目前无机功能薄膜或者MOFs薄膜的制备基底有很多，比如传统的金属（铜、镍、锡纸）等表面，以及多孔氧化铝膜表面等。但是这些基底存在众多弊端：首先，这些基底一般都价格比较昂贵，致使很多消费者望而却步；其次这些基底上生长薄膜很难进行剥离并转移，这极大的限制了薄膜的应用范围；再次这些基底在使用过程中很难实现重复利用，不仅浪费了资源，也提高了薄膜的生产及利用成本，因此很难大面积生产应用。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一类新的薄膜制备基底并以此建立一种新的自支撑氢氧化物纳米线薄膜和金属有机骨架化合物薄膜快速完整方法，合成方法简单、经济、全程可视化，使得合成自支撑、可转移、厚度可控、柔韧性良好的氢氧化物纳米线薄膜或MOFs薄膜成为可能。

本发明的技术方案：

一种自支撑氢氧化物薄膜的快速制备方法，步骤如下：

1）在搅拌下，将1.4 mM乙醇胺水溶液注入到同体积的4 mM硝酸铜、硝酸锌或者硝酸镉水溶液中，1分钟后，将反应容器密封置于60℃烘箱1小时，获得氢氧化铜、氢氧化锌或者氢氧化镉纳米线溶液，将纳米线溶液5∼120 mL直接抽滤在商用有机相（系）或者水相（系）微孔滤膜上形成一层150∼800 nm厚的纳米线薄膜，有机相（系）或者水相（系）微孔滤膜的直径为10∼47 mm，孔径为220∼450 nm，孔隙率25∼50%；

2）将负载氢氧化物纳米线薄膜的微孔滤膜在60∼120℃环境下烘烤5∼20分钟，而后迅速在水、乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上任意比例的混合溶液的表面冷却下层微孔滤膜致使上层材料薄膜自动脱离下层微孔滤膜，最终得到自支撑氢氧化物薄膜。

一种自支撑金属有机骨架（MOFs）薄膜的快速制备方法，步骤如下：

1）在搅拌下，将1.4 mM乙醇胺水溶液注入到同体积的4 mM硝酸铜、硝酸锌或者硝酸镉水溶液中，1分钟后，将反应容器密封置于60 ℃烘箱中1小时，获得氢氧化铜、氢氧化锌或者氢氧化镉纳米线溶液，将纳米线溶液5∼120 mL直接抽滤在商用有机相（系）或者水相（系）微孔滤膜上形成一层150∼800 nm厚的纳米线薄膜，有机相（系）或者水相（系）微孔滤膜的直径为10∼47 mm，孔径为220∼450 nm，孔隙率25∼50%；