[发明专利]一种金属有机框架材料的消解方法

说明书

本发明提供一种金属有机框架材料的消解方法。包括以下步骤：1)将盐溶于去离子水中配置成一定浓度的盐溶液；2)向步骤1)中溶液里加入锆基MOF材料；3)在一定温度下搅拌或超声一定时间，得到锆基MOF材料消解后的澄清水溶液；所述的盐的阴离子为碳酸根，碳酸氢根和柠檬酸根三者任意一种，盐的阳离子为锂离子、铵根正离子、钠离子和钾离子四者任意一种，其中阴离子和阳离子可以自由组合搭配，当阴离子为碳酸根，阳离子不能为锂离子。本发明提供的MOF消解方法反应条件温和，消解速度快；对锆基MOF具有普适性。

技术领域

本发明属于无机化学、有机化学以及材料科学领域，具体是涉及一种在温和条件下基于酸根离子和MOF金属节点相互作用的锆基金属有机框架材料的消解方法。

背景技术

金属有机框架材料(metal organic framework,MOF)是一种由金属离子或金属氧簇和具有配位能力的有机配体利用配位键形成的多孔晶体材料。由于其具有高比表面积，多样且规则的孔道结构和易调控的官能团种类，MOF材料被广泛应用于催化，药物负载，气体分离与储存，能量储存等领域。在种类众多的MOF材料中，锆基MOF材料具有较高的热稳定性和化学稳定性，因此其多被用作制备金属纳米颗粒、碳材料、聚合物等功能材料的模板以及催化剂和药物的载体。但是，在实际应用当中，为了回收昂贵的有机配体、测定多官能团MOF中不同配体含量、去除MOF模板或者达到药物缓释效果，研究人员经常需要将MOF进行消解。而锆基MOF的高稳定性使其难以在温和条件下消解，为其进一步的研究和大规模使用造成了阻碍。

目前，锆基MOF的消解方法主要是在强酸(盐酸、硫酸等)、强碱(氢氧化钠等)和腐蚀性物质(氢氟酸等)的作用下使MOF的框架结构破坏，达到消解目的。这些方法在实际操作中仅适用于一种或几种锆基MOF，不具备普适性且一些方法耗时较长。更为重要的是，这些方法都是在强酸强碱等极端环境下进行，在这种环境下进行消解会使MOF框架中包含的纳米颗粒不稳定、有机配体分解或者活性物质失活(催化剂毒化或结构被破坏等)。因此，目前急需发展出一种在温和条件下消解MOF材料的方法。Wuttke等人于2014年发明了一种在氟化铯水溶液中分解MOF的方法[H.Hintz,S.Wuttke,Chem.Mater.,2014,26:6722-6728]。此方法虽然高效且反应条件温和，但是氟化铯价格较贵，且属于剧毒化学品，在使用过程中具有较大危险性。综上所述，发明一种普遍适用的在温和条件下消解锆基MOF的方法对于降低MOF材料生产成本，拓宽以MOF为模板的其他功能材料的生产方法，以及推动对MOF材料的深入研究及其产业化是具有重要意义的。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提出了一种在温和条件下进行的金属有机框架材料的消解方法。

为了实现本发明的目的，本发明提供的技术方案如下：

金属有机框架材料(MOF)的消解方法，包括以下步骤：

1)将盐溶于去离子水中配置成一定浓度的盐溶液；

2)向步骤1)中溶液里加入锆基MOF材料；

3)在一定温度下搅拌或超声一定时间，得到锆基MOF材料消解后的澄清水溶液；

所述的盐的阴离子为碳酸根，碳酸氢根和柠檬酸根三者任意一种，盐的阳离子为锂离子、铵根正离子、钠离子和钾离子四者任意一种，其中阴离子和阳离子可以自由组合搭配，当阴离子为碳酸根，阳离子不能为锂离子，因碳酸锂不溶于水，不可用于消解MOF。阴离子为碳酸氢根，阳离子不能为锂离子，即盐为碳酸氢锂时，碳酸氢锂水溶液是将二氧化碳气体通入碳酸锂的悬浊液反应得到的。

按上述方案，在步骤1)中，所述的盐溶液浓度为0.1mol/L-2mol/L。