[发明专利]一种微波超声波协同辅助制备球形双金属MCo-MOFs催化材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种微波超声波协同辅助制备球形双金属MCo‑MOFs催化材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：首先将金属盐一(金属钴盐)、金属盐二、芳香二羧酸采用微波超声波相结合的方式协同辅助制备球形双金属MCo‑MOFs前驱体，然后通过水热转动的方法将前驱体溶液进一步晶化制备球形双金属MCo‑MOFs催化材料，该方法工艺简单、成本低廉、操作方便、产量高且制备的产品粒径均匀、形态可控、催化活性高。

技术领域

本发明涉及一种微波超声波协同辅助制备球形双金属MCo-MOFs催化材料的制备方法，属于催化材料制备技术领域。

背景技术

微波是频率为30～0.3GHz范围内的电磁辐射。微波的频率与化学官能团的旋转振动频率接近，可活化基团，引发自由基聚合，促进化学反应。超声波是频率范围高于20KHz的声波，具有方向性好、穿透力强等特点。超声波作为一种机械波作用于反应液时，是通过超声过程中产生的空气泡破裂从而使反应物在液相介质中发生物理或是化学变化，其周期性波动会对反应液造成压缩和稀疏作用，即产生“空穴效应”，能一定程度破坏液体形态，提高相分散效果，能替代传统的搅拌或外加热等热力学手段。

自上个世纪，微波第一次用于加热之后，由于其高速有效的加热效果，现已发现被广泛的应用于各个领域。利用微波处理化学反应成为热点，根据实验结果发现微波确实较常规加热有优势之处，如微波操作简单、反应速率快、温度控制精确、产物产率高等。此外，考虑到超声波独特的声效应和空化效应，超声波可加速化学反应的发生，详细的实现方式有：(a)化学反应期间利用超声处理，(b)利用超声波对金属进行预处理，(c)以超声和传统方式相结合的形式形成更具反应性的金属。

金属有机框架材料(MOF)是一类通过配位键将金属离子或金属簇作为次级构造单元与有机配体自组装而得的网络结构，是近20多年来发展起来的一类新型无机-有机杂化孔材料。与传统的催化剂相比，MOFs材料具有优异的物理化学特性和结构可调性，通过合理的设计能够满足不同的催化反应过程：(1)MOFs催化剂具有多样且特异性的活性位点。除了组成MOFs材料的金属离子/簇和功能有机配体之外，MOFs材料可通过封装其他活性物质或者被活性物质包裹等方式引入其它类型的催化位点，进一步扩大MOFs基催化剂在不同催化反应过程中的适应性。(2)活性位点的尺寸大小和空间分布可以被有效控制。这能影响到催化剂在催化反应过程中的活性和选择性，并且通过MOFs材料的限域效应，同时能增强活性位点的稳定性和耐久性(3)反应分子的扩散可通过调节MOFs催化剂的结构实现控制。通过调整MOFs材料的孔窗口和通道的尺寸，能够改变反应物在催化剂内部的扩散途径，影响底物和活性位点的接触，能进一步影响反应的活性和选择性。

专利CN110694688A公开了一种干胶一锅法制备双金属功能化ZnCo-MOF催化材料的方法及其应用，采用的干胶一锅法制备，采用乙酸作为ZnCo-MOF材料的结构导向剂，制备的材料在单烯烃与空气的环氧化反应中取得不错的效果。不过该专利制备的ZnCo-MOF材料是将金属钴盐、芳香羧酸、乙酸、金属锌盐以及水加入容器中混合搅拌后，进行蒸干反应得到干胶，再研磨成干胶粉，将干胶粉进行晶化反应，最后取产物进行纯化、干燥处理，得到双金属功能化ZnCo-MOF催化材料；该工艺中将干胶粉进行晶化的过程中由于体系是固相合成、流动性差，得到的是层状堆叠的材料，很难得到形状规整有序、立体的材料，催化双烯烃环氧化性能也不够理想，从而可知依照现有技术制备规整球形双金属材料还存在较大困难。

目前还未见微波超声波协同辅助制备球形双金属MCo-MOFs催化材料的制备方法方面的报道。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种微波超声波协同辅助制备球形双金属MCo-MOFs催化材料的制备方法，以制备催化活性高的催化材料。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种微波超声波协同辅助制备球形双金属MCo-MOFs催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：