[发明专利]一种有机胺阳离子修饰的金属-有机框架材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种有机胺阳离子修饰的金属‑有机框架材料的制备方法，采用官能团修饰的羧酸有机配体、酰胺类有机溶剂、过渡金属离子为反应物，加入一定量的酸调节剂，在一定温度下反应，获得有机胺阳离子修饰的金属‑有机框架材料。本发明提供的方法制备的有机胺阳离子修饰的金属‑有机框架材料用于二氧化碳分离，可以明显地提升二氧化碳分子和孔道之间的作用力，提高二氧化碳的分离性能。本发明还提供了一种有机胺阳离子修饰的金属‑有机框架材料。

技术领域

本发明属于材料化学技术领域，尤其涉及一种有机胺阳离子修饰的金属-有机框架材料及制备方法。

背景技术

金属-有机框架(MOF)材料是近20年来发展最为迅速的一类晶态多孔材料，作为一种由有机配体和金属离子配位自组装形成的有机-无机杂化框架材料，这类材料具有孔结构均一、比表面积高、且孔结构和孔化学环境可修饰等优点，在气体存储与分离、催化、传感、药物传输等多个领域存在着广泛的应用前景。特别地，在气体分离领域，金属-有机框架材料的结构可设计性和可调性赋予了它特殊的吸附和分离性质，被认为是一种具有光明应用前景的气体分离吸附剂。

由于二氧化碳是导致温室效应的主要物质，从混合气体中分离二氧化碳对于降低碳排放具有重要意义。金属-有机框架材料在二氧化碳分离领域具有重要应用前景。由于二氧化碳分子的酸性，可通过调节金属-有机框架材料孔道内部修饰含有碱性基团的分子，如有机胺，来提高对二氧化碳的吸附选择性。然而，传统的修饰碱性基团的方法多采用后修饰方法，即采用浸渍法等手段在金属-有机框架内部修饰有机胺。然而，由于大多数有机胺会对金属-有机框架材料的骨架产生一定的破坏，使得该方法具有较大的局限性。

发明内容

有鉴于此，针对现有金属-有机框架材料在修饰碱性官能团方法上的不足，本发明提供了一类新型的修饰碱性基团的方法，通过调控合成条件，在金属-有机框架材料内部原位产生有机胺阳离子，本发明提供的方法制备的有机胺阳离子修饰的金属-有机框架材料，可解决后修饰法中有机胺对金属-有机框架材料的骨架破坏问题，同时展现出优异的二氧化碳分离性能。

本发明提供了一种有机胺阳离子修饰的金属-有机框架材料的制备方法，包括：

将有机配体和金属离子化合物在溶剂和调节剂中混合，得到混合物；

将所述混合物进行反应，得到有机胺阳离子修饰的金属-有机框架材料。

优选的，所述有机配体为含有官能团的羧酸配体。

优选的，所述官能团的碳链数为1～3。

优选的，所述有机配体选自1,3,5-三(3,5-二羧基苯基)-2,4,6-三甲氧基苯，1,3,5-三(3,5-二羧基苯基)-2,4,6-三羟基苯和1,3,5-三(3,5-二羧基苯基)-2,4,6-三甲基苯中的一种或几种。

优选的，所述金属离子化合物为过渡金属离子化合物。

优选的，所述有机配体与金属离子化合物的摩尔比为1：(0.5～2)。

优选的，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N,N-二乙基甲酰胺中的一种或几种。

优选的，所述调节剂为酸。

优选的，所述反应的温度为60～150℃。

本发明提供了一种上述技术方案所述的方法制备得到的有机胺阳离子修饰的金属-有机框架材料。

本发明制备得到的有机胺阳离子修饰的金属-有机框架材料为阴离子骨架，孔道中的有机胺离子为阳离子，通过阳离子与阴离子骨架之间的电荷平衡，使得整个金属-有机框架材料为电中性。