[发明专利]一种疏水DUT-4及其制备方法

说明书

本发明提供了一种疏水DUT‑4及其制备方法，属于材料制备技术领域。所述疏水DUT‑4由包括以下组分的原料制备得到：DUT‑4粉末、有机硅和有机溶剂；有机硅包括道康宁1‑2577；DUT‑4粉末与有机硅的质量比为500：20～100。本发明利用道康宁1‑2577对DUT‑4进行疏水改性，在DUT‑4表面形成一层有机硅疏水层；有机硅层能有效地保护DUT‑4不受水分子的攻击，避免DUT‑4发生水解破坏，大大提高了水稳定性。同时，将DUT‑4粉末与有机硅的质量比控制为500：20～100，避免了有机硅堵塞DUT‑4孔道、降低DUT‑4比表面积，保证了DUT‑4储氢性能；还使DUT‑4具有优异的疏水性。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，尤其涉及一种疏水DUT-4及其制备方法。

背景技术

金属有机框架(MOFs)是由有机连接体和无机节点构成的一类新型多孔材料。由于其组分和结构的多样性和可调性，MOFs在气体存储和分离、能量转换和存储、催化、化学传感、用于合成多孔结构的牺牲模板等方面得到了广泛的研究。在众多的应用中，储氢受到了特别的重视。一些MOFs的成员表现出比活性炭和分子筛更高的氢储存能力。但是它们在遇到水汽后，通常会结构倒塌导致失去气体储存能力。因此，这些材料的制备、运输和使用需要无水分条件，这限制了它们在储氢领域中的应用。

为了使MOFs具有良好的储氢性能和可循环利用性，提高水敏MOFs的水稳定性成为MOFs领域最重要的研究任务之一。据我们所知，有两种主要方法可用于提高MOF的水稳定性或保护其免受水分子攻击。一种是直接合成水稳定的MOFs，可以通过引入开放的金属位点和在有机配体中引入非极性官能团来实现。例如，引入疏水性苯基可以提高IFMC-29的抗湿气性能。然而，这种方法只对某些特定MOFs有效。另一种方法涉及合成后修饰，包括将疏水性客体分子(例如，碳纳米管、氟化分子和多金属氧酸盐)封装到MOF的内部孔和通道中，以及MOF的外表面功能化等。外表面改性的一个非常有吸引力的方法是在水敏性MOF晶体上涂上疏水性聚合物，以制备核壳MOFs@聚合物复合材料，该材料在含水环境中的稳定性比原始MOFs更好。例如，通过物理吸附将一薄层疏水P123聚合物沉积在MOFs的外表面。聚合物功能化MOFs的水稳定性优于原始MOFs。然而，涂层MOFs的接触角仅为22～27°，太小而无法提供持久的保护。

一般来说，表面改性能够提高MOFs的水稳定性。然而，上述方法存在一些限制，例如，复杂的制备工艺、加热或使用昂贵的疏水聚合物，或者得到的MOFs疏水性有待进一步提高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种疏水DUT-4及其制备方法。本发明提供的疏水DUT-4在酸性、中性和碱性水溶液中均具有优异的水稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种疏水DUT-4，由包括以下组分的原料制备得到：DUT-4粉末、有机硅和有机溶剂；所述有机硅包括道康宁1-2577；所述DUT-4粉末与有机硅的质量比为500：20～100。

优选地，所述DUT-4粉末与有机硅的质量比为500：30～80。

优选地，所述DUT-4粉末与有机硅的质量比为500：40～60。

优选地，所述DUT-4粉末的粒径为1～100nm。

优选地，所述DUT-4粉末由包括以下步骤的制备方法制备得到：

将2,6-萘二甲酸、Al(NO₃)₃·9H₂O和DMF混合，得到混合物；

将所述混合物于120℃下加热反应18h，将加热反应液离心，所得沉淀用用DMF洗涤3次，于80℃烘干，得到DUT-4粉末。

优选地，所述有机溶剂包括庚烷。