[发明专利]一种金属有机凝胶的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种金属有机凝胶的制备方法及其应用，包括以下步骤：将按Hsubgt;4/subgt;TCPE(分子式Csubgt;30/subgt;Hsubgt;20/subgt;Osubgt;8/subgt;)和Zr(NOsubgt;3/subgt;)subgt;4/subgt;·5Hsubgt;2/subgt;O粉末质量比例1:5混合；向混合物内滴加体积比例为3：2的蒸馏水和N,N‑二甲基甲酰胺，并将混合物放入反应釜中进行密封；在真空干燥箱100℃下恒温加热24小时，得到凝胶；使用胶头滴管吸除多余的有机溶剂，得到块状的凝胶，再将块状的凝胶转移至蒸馏水中浸泡72小时，每隔12小时换一次水；将材料放入‑90摄氏度的冷冻干燥机中，冷冻干燥8小时，得到干燥的含锆金属有机凝胶粉末。本发明提供的金属有机凝胶的制备方法及其应用，在低成本和低工作量下，利用基础工具，合成出成本低廉、产量高，可用于碘蒸汽快速循环吸附，且具有市场应用价值。

技术领域

本发明属于新材料制备技术领域，具体为一种金属有机凝胶的制备方法及其应用。

背景技术

金属有机凝胶(MOGs)是由金属离子和桥连有机配体构成的多维网络与溶剂通过分子间弱相互作用(氢键、静电引力、范德华力等)形成的半固体状物质，金属离子与有机分子的配位作用形成的网络结构使溶剂凝胶化，形成凝胶。由于其优异的光、电、磁、催化、氧化还原等性质，凝胶已经成为了一种具有广阔应用前景的功能性复合材料。

然而，现有的凝胶材料稳定性差，成本高，产率低，合成制备复杂繁琐等问题普遍存在，需要针对这一技术问题进行解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属有机凝胶的制备方法及其应用，解决了现有的凝胶材料稳定性差、成本高、产率低和合成制备复杂繁琐的技术难题，在低成本和低工作量下，利用基础工具，合成出了这种制备简单，成本低廉，产量高，应用性能好，且具有市场应用价值的碘蒸汽循环吸附凝胶材料。

一种金属有机凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：将按H₄TCPE和Zr(NO₃)₄·5H₂O粉末质量比例1:5混合，得到混合物；

步骤S2：向混合物内滴加体积比例为3：2的蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺，并放入反应釜中，进行密封；

步骤S3：在真空干燥箱100℃下恒温加热24小时，最终得到凝胶；

步骤S4：将凝胶去除多余的有机溶剂，得到块状的凝胶，随后再将块状的凝胶放进蒸馏水中浸泡72小时，并且每隔12小时换一次水；

步骤S5：去除上层溶液，再将材料放入-90摄氏度的冷冻干燥机中，停留一夜，即可得到干燥的锆金属凝胶粉末。

本专利所述的锆金属凝胶粉末用于碘蒸汽的吸附。

本专利所述的H4TCPE其中文名为1,1,2,2-四(4-羧基苯)乙烯，是一种有机配体。

本发明的有益效果为：

(1)本专利为金属有机凝胶的合成制备提供了新的合成方法和思路，适合但不局限于本专利金属有机凝胶的制备，为更多的金属和有机分子配位作用合成凝胶提供了新思路，也为复杂的金属与有机分子的作用机理提供了新的案例；

(2)本专利合成的金属有机凝胶相比其他常见的水凝胶、高分子有机凝胶等，具有组装简单，成本低，结构可调控等优点，金属离子和桥连配体可以在很大程度上进行合理调控，因此可以用于设计合成大量结构多样的凝胶材料；

(3)过渡金属离子的引入给凝胶体系带来很多独特的性质，使得其在气体吸附、传感器、催化、药物化学等领域具有潜在的应用价值；