[发明专利]一种锌为基础的片状金属有机骨架颗粒材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锌为基础的片状金属有机骨架颗粒材料及其制备方法，按照如下步骤进行：取咪唑类配体、硝酸锌与水按照一定摩尔比配制成溶液，分别命名为A、B溶液；将B溶液逐滴加入到A溶液中，在一定温度下搅拌一定时间，分离出产物后洗涤并真空干燥，得到以锌为基础的片状金属有机骨架材料。本发明所述方法在不涉及和使用任何有机溶剂，无其他有机溶剂污染与干扰，过程简洁，操作简便，合成方法与制备条件容易。

技术领域

本发明涉及一种以锌为基础的片状金属有机骨架颗粒材料及其制备方法。

背景技术

金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks)，简称MOFs，是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。金属有机骨架(MOFs)是一种引人入胜的晶体多孔材料，在学术界和工业界引起了广泛关注。MOF由于其独特的特性，如大表面积，高孔体积和开放金属位点，以及各种领域的潜在应用而得到了广泛的研究。与无机多孔材料(如沸石或金属磷酸盐类材料)相比，MOF具有许多优点。结构多样性是MOF最重要的优势之一。MOF还可以扩展到几个类似的(同晶或同构)框架，这些框架由不同的金属组分和相同的连接体合成。通过将一系列具有相同金属组分的配体(具有不同长度)配位而获得了一系列名为同网状MOF的MOF，其中相应MOF的孔径/形状取决于配体的长度。此外，可以还可以修改MOF，以赋予配体和金属中心各种功能。本专利中涉及的是沸石咪唑酯骨架结构材料，是多孔晶体材料。在其中，有机咪唑酯交联连接到过渡金属上，形成一种四面体框架。很多不同的ZIF结构通过简单调整交联—交联相互作用就可以形成。

MOFs通常采用的合成方法与常规无机合成方法并没有显著不同，蒸发溶剂法、扩散法(又可细分为气相扩散、液相扩散、凝胶扩散等)、水热或溶剂热法、超声和微波法等均可用于MOFs合成。这些方法中，尤以水热或溶剂热法最为重要，绝大多数MOFs用水热或溶剂热法合成。水热或溶剂热法属液相化学法的范畴，是指在密封的压力容器中，以水为溶剂，在高温高压的条件下进行的化学合成方法。但无论哪种方法得到的最终MOF颗粒都是六边形的块状或球形，而此方法合成了一种片状的纳米颗粒，这对于NOF形貌的研究，以及作为水通道控制添加剂加入到膜中从而改善膜结构，及其稳定性方面有着重要的研究和实用价值意义。

发明内容

本发明旨在通过一种简洁有效，污染较小的方法合成以锌为基础的片状金属有机骨架颗粒材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：一种以锌为基础的片状金属有机骨架颗粒材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)将咪唑类配体溶于去离子水中，其摩尔浓度为0.24～0.48mol/L，超声溶解并搅拌均匀命名为A溶液；将硝酸锌溶于去离子水中，其摩尔浓度为0.05～0.10mol/L，超声溶解并搅拌均匀命名为B溶液；

2)分别取步骤1)所得的两种溶液，令其中锌离子与咪唑的摩尔比为1:1-10；

将A溶液处于匀速搅拌状态中，将B溶液置于分液漏斗中逐滴将其滴入A溶液中，反应1-60min后停止搅拌，制得混合溶液；

3)将步骤2)所得溶液离心，再经过去离子水洗涤3-5次后，离心得到以锌为基础的片状金属有机骨架颗粒材料，置于真空干燥箱中，干燥时间8-12小时。

进一步地，所述的咪唑类配体为苯并咪唑、2-甲基咪唑或醛基咪唑。

步骤2)中，两种溶液中的锌离子与咪唑的摩尔比为1:5，反应温度为20℃～60℃。

按上述方法制得的锌为基础的片状金属有机骨架颗粒材料，该颗粒的形状为扁平的饼状，厚度在10nm～100nm之间；周边的形状为椭圆形或六边形，宽度和长度在200nm～10μm之间。

本发明的技术优势在于：

1)整个反应中不涉及有机溶剂，无其他有机溶剂污染与干扰；