[发明专利]简单原位快速制备高价过渡金属基金属有机框架器件的方法

说明书

本发明涉及金属有机框架技术领域，具体为简单原位快速制备高价过渡金属基金属有机框架器件的方法，高价金属盐、有机配体、调节剂混合均匀，研磨形成前驱体浆液，然后将浆液涂覆在基底上，对涂覆浆料的基底进行热压处理，再将热压处理后的基底放入洗涤液中浸泡洗涤并干燥，得到高价过渡金属基金属有机框架材料负载的器件；其中高价过渡金属基金属有机框架材料在所述器件中的质量分数为1％～99％，本发明通过热压法原位快速制备高价过渡金属基金属有机框架器件，实现了方便快捷、绿色无污染、低耗能的制备高价过渡金属基金属有机框架器件，并实现高通量和高分离性能，为高价过渡金属基金属有机框架材料的加工成型技术的提供新的思路。

技术领域

本发明涉及金属有机框架器件加工合成技术领域，具体为简单原位快速制备高价过渡金属基金属有机框架器件的方法，可实现大规模地在不同种类基底上简单原位快速制备高价金属有机框架材料，应用于空气污染物治理、水体污染物治理、个人防护等等领域，尤其涉及一种高稳定晶态锆基金属有机框架器件在海水中微塑料滤除、重金属离子吸附等污染物治理领域的应用。

背景技术

金属有机框架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)是由金属离子和有机配体构成的晶态多孔材料。由于其丰富的拓扑结构和可设计的功能配体，使得其在水体污染治理、气体分离和纯化、储能和催化等领域内均有广泛的应用。由于高价过渡金属基金属有机框架材料具有优异的物理和化学稳定性以及易于改性的优势而引起了极大的关注。传统的高价过渡金属基MOFs制备方法多为水热法或溶剂热法，该类方法需要较长的反应时间，并需要使用有害的二甲基酰胺(DMF)作为结晶混合形成的介质溶剂，传统方法制备高价MOFs的方法具有能耗高、耗时长以及使用有毒溶剂等问题，其限制了MOFs的实际应用。目前，已开发了一些方法促进高价过渡金属基金属有机框架材料形成，如微波、超声、球磨或电化学沉积等，然而这些方法均存在繁琐的耗时和耗能过程，并需要特定的反应设备。此外，金属有机框架材料由于其固有的脆性使得其在实际应用过程中容易被破坏，使其无法在工业上实现应用。因此，高价过渡金属基金属有机框架材料的加工成型尤为关键。目前，金属有机框架材料的加工成型已有大量的研究，如电化学沉积、多孔基板上原位生长或沉积、晶种层二次生长、分布液相外延生长、胶体浸涂沉积等方法。然而，金属有机框架器件的制备过程需要复杂的工艺，无法实现大规模的生产制造，使得其在工业化应用中受到极大的限制，因此开发出一种可扩展、简单原位快速制备高价过渡金属基金属有机框架器件的方法尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供简单原位快速制备高价过渡金属基金属有机框架器件的方法，以解决上述背景技术中提出的高价金属有机框架器件的制备过程需要复杂的工艺，无法实现大规模的生产制造，使得其在工业化应用中受到极大的限制的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：简单原位快速制备高价过渡金属基金属有机框架器件的方法，包括器件膜、涂层、晶态膜等。通过将高价金属盐、有机配体、调节剂混合均匀，研磨形成前驱体浆液，将浆液涂覆在基底上，对涂覆浆料的基底进行热压处理，再将热压处理后的基底放入洗涤液中浸泡洗涤并干燥，得到高价金属有机框架材料负载的基底金属有机框架器件；其中高价金属有机框架材料在所述器件膜中的质量分数为1％～99％，热压成型的压力为0.1～1MPa，温度为25～200℃，热压时间5～120min；优选在0.2MPa～0.6MPa以及50～150℃条件下热压20～80min。