[发明专利]一种ZIF-67/CuBTC复合材料及其衍生物及方法与应用

说明书

本发明公开了一种ZIF‑67/CuBTC复合材料及其衍生物及方法与应用。以CuBTC作为基底材料，选用耐水耐热耐酸碱都较好的ZIF‑67材料作为负载材料，以海藻酸钠溶液作为螯合剂，采用常温浸渍法将ZIF‑67负载到CuBTC表面得到ZIF‑67/CuBTC复合材料。所述的ZIF‑67/CuBTC复合材料煅烧之后得到ZIF‑67/CuBTC的衍生物即Co₃O₄/CuO复合氧化物。本发明所述的ZIF‑67/CuBTC可应用于H₂/CO₂或H₂/N₂气体分离。所述的ZIF‑67/CuBTC的衍生物Co₃O₄/CuO复合氧化物可应用于CO的净化处理。本发明采用浸渍法，方法简单，操作条件温和，首次采用螯合剂海藻酸钠醇溶液有效地将拓扑结构不同的ZIF‑67和CuBTC复合在一起；所得ZIF‑67/CuBTC复合材料可以有效地应用于气体分离；所得ZIF‑67/CuBTC衍生物Co₃O₄/CuO复合氧化物在低温下有效地净化CO，在135℃可以达到CO地完全氧化。

(一)技术领域

本发明涉及一种利用海藻酸钠进行复合制备的ZIF-67/CuBTC复合材料及其衍生物及方法及与应用。

(二)背景技术

将两个或者多个功能组分通过可控集成来构建具有集合特性及先进性能的多功能复合材料，一直是实现材料多功能化及其在多领域更广泛应用的一条切实可行的途径，是材料发展的必然趋势。多组分MOF复合材料的构建是实现MOF多功能化应用的行之有效的方式之一。这类复合材料兼具多种组装基元MOFs的优点，且可通过两者间的协同作用使材料被赋予新的功能，具有潜在的应用价值。基于此，有关MOF复合材料的研究逐渐成为热点，在气体吸附与分离、催化、传感、生物医学等方面有很广阔的应用前景。

目前，在大多数研究工作中，两个集成的MOF一般具有相似的晶体拓扑结构。例如，两个MOF具有相同的金属节点，但接头配体不相同(例如，对苯二甲酸对比2-氨基对苯二甲酸)，或者两个MOF包含不同的金属节点，但接头配体是相同的。

但是关于具有完全不同的金属节点，配体和拓扑MOF的集成构建的报道却很少。主要挑战在于两个MOF的拓扑不匹配导致高界面能量，阻碍MOF之间的集成生长。目前，有少量研究表明表面活性剂或一些螯合剂的添加可以很大程度上减小拓扑结构不匹配带来的影响。从而扩大多功能MOF复合材料的研究范围。使得更多不同类型的MOF得到有效的复合，为更优结构更优性能材料的构建带来希望。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种利用海藻酸钠溶液对两种不同拓扑结构的MOF进行集成生长得到的ZIF-67/CuBTC复合材料，本发明解决了不同拓扑结构的MOF生长困难，难以复合的问题。本发明所述的方法可以有效地将ZIF-67大面积负载到CuBTC表面，所得ZIF-67/CuBTC复合材料及其衍生物在气体分离、催化等领域有很好的应用前景。

本发明以在气体分离和催化领域都有很好应用的CuBTC作为基底材料，选用耐水耐热耐酸碱都较好的ZIF-67材料作为负载材料，以海藻酸钠溶液作为螯合剂，采用常温浸渍法将ZIF-67负载到CuBTC表面。

本发明的技术方案如下：

一种利用海藻酸钠进行复合制备的ZIF-67/CuBTC复合材料，其特征在于：所述的ZIF-67/CuBTC复合材料按照如下方法进行制备：