[发明专利]一种金属有机骨架的合成方法

说明书

本发明涉及金属有机骨架材料，具体涉及一种金属有机骨架材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将金属锆盐和二羧酸类有机配体加入到非质子极性溶剂中，室温下搅拌至固体全部溶解得溶液一；(2)向溶液一中加入单羧基有机酸，搅拌均匀得溶液二；(3)向溶液二中加水，得溶液三；(4)向溶液三中加入调节剂，得溶液四，所述调节剂为二甲苯或三甲苯或四甲苯中的一种；(5)将溶液四控制在25‑300℃温度范围内发生水热反应；(6)上述反应结束后经离心分离、洗涤和干燥得目标产物。本发明通过对金属离子与有机配体成核和结晶速率的控制，能够成功得到小晶粒锆基MOFs材料，从而改善微孔材料本身的传质效率。

技术领域

本发明涉及金属有机骨架材料，具体涉及一种金属有机骨架材料的制备方法。

背景技术

金属有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是指由金属中心(metalsites)和有机配体(organic ligands)通过配位键自组装成具有一维、二维或三维材料的聚合物材料，与传统的多孔材料如分子筛、活性炭相比具有超高比表面(7000m²/g)及孔隙率(可达0.9cm³/g)，同时，通过配体种类及配位形式的不同使MOFs材料千变万化，其孔道结构及表面性质也可以实现调控和设计，因此MOFs广泛应用于气体存储、吸附分离、催化反应、生物医药、智能材料等各个领域。

目前已报道的大部分的MOFs材料的孔径分布在微孔范围内(小于2nm)，这就大大增加了MOFs材料在传质过程中的扩散阻力。为了改善微孔MOFS材料的扩散阻力，通常的做法的是增加配体的尺寸以增大孔口直径，然而这种方法制备的介孔MOFs稳定性差，孔道容易坍塌或发生孔道贯穿导致比表面积大幅下降；另外一种方法是采用模板法在晶体内部形成有序或无序的介孔，使微孔MOFs变成同时具有介孔-微孔结构的多级孔MOFs

现有申请号为CN201410079295.6，发明名称为一种多孔金属有机框架材料的微通道的发明专利，其公开了一种多孔金属有机框架材料的微通道化学制备方法，将包含一种或多种至少有单齿的有机化合物液相介质、包含一种或多种金属离子的液相介质、包含去质子助剂的液相介质与惰性气体通过不同入口分别注入微通道反应器中，混合后料液在微通道内于一定温度压力下反应配位形成配位化合物，经晶化、过滤、洗涤与干燥后，最终制备出多孔金属有机框架材料；所述微通道反应器带有至少两个入口和一个出口；去质子助剂的加入量为全部金属离子摩尔数的0-50％；在微通道反应器中加入惰性气体的体积流速与液相总体积流速比为0-100:1；晶化过程不是必须过程。该申请得到的MOFs材料仍然存在比表面积小、孔隙率低及稳定性差等问题。

发明内容

为了得到一种比表面积高，孔隙率高并且稳定性好的金属有机骨架，本发明提出了一种金属有机骨架的合成方法，通过对金属离子与有机配体成核和结晶速率的控制，能够成功得到小晶粒锆基MOFs材料，从而改善微孔材料本身的传质效率。

本发明所述的合成方法具体如下：

一种金属有机骨架的合成方法，包括以下步骤：

(1)将金属锆盐和二羧酸类有机配体加入到非质子极性溶剂中，室温下搅拌至固体全部溶解得溶液一；

(2)向溶液一中加入单羧基有机酸，搅拌均匀得溶液二；

(3)向溶液二中加水，得溶液三；

(4)向溶液三中加入调节剂，得溶液四，所述调节剂为二甲苯或三甲苯或四甲苯中的一种；

(5)将溶液四控制在25-300℃温度范围内发生水热反应；

(6)上述反应结束后经离心分离、洗涤和干燥得目标产物。