[发明专利]一种MOF型多级孔材料IPD-mesoMOF-11及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种MOF型多级孔材料IPD-mesoMOF-11及制备方法。

背景技术

Metal-Organic Framework(MOF)孔材料是近20年来发展起来的一类新型无机-有机杂化孔材料。由于其对某些气体H₂，CO₂和CH₄等选择性吸附作用，目前在国际上被重点作为储能和吸附温室气体材料进行研究和开发。此外，某些孔径大于2nm，比表面积高且热稳定性好的MOF还被寄期于用在有机化合物(药物)的分离和化学催化方面。尤其是那些同时具有微孔(孔径小于2nm)、介孔(孔径2～50nm)和大孔(孔径大于50nm)的多级孔MOF更是人们梦寐以求的孔材料。由于多级孔的存在，孔材料不仅可能是优良催化剂或催化剂载体，还有希望用于生物大分子的吸附、分离和生物酶的固定化。

为了获得包含有微孔和介孔的多级孔MOF材料，人们试图通过使用表面活性剂为软模板的合成方法，使得某种MOF在其本来拥有微孔的基础上进一步产生介孔。虽然该方法已经能有效地应用于无机氧化物介孔(孔径2～50nm)材料的合成，但在多级孔MOF的合成上还不尽人意。尽管目前有人用此方法已经获得包含有20nm介孔的MOF，但是其介孔孔体积很小(小于0.1cm³/g)，也就是说材料中介孔的分布仍很稀少。至于同时包含有微孔、介孔的多级孔MOF材料，到目前为止尚未见任何报道。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于解决现有技术的缺陷，本发明提供一种包含有微孔和孔径为2～50nm的介孔的MOF型多级孔材料IPD-mesoMOF-11及制备方法。

本发明提供了一种MOF型多级孔材料IPD-mesoMOF-11，所述MOF型多级孔材料IPD-mesoMOF-11的种类为H₃BTB，所述MOF型多级孔材料IPD-mesoMOF-11的纳米MOF粒度小于60nm。

可选的，所述多级孔包含微孔和介孔，所述介孔为2～50nm。

本发明还提供一种MOF型多级孔材料IPD-mesoMOF-11的制备方法，包括以下步骤：

S1：选择反应物料：金属铝盐、H3BTB和溶剂，各组分的摩尔量配比如下：金属铝盐∶H₃BTB∶溶剂＝3∶2∶400～600；所述溶剂为某种少于3个碳原子的脂肪醇，所述脂肪醇包括甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇中的一种或多种；

S2：将所述反应物料混合搅拌均匀后在密闭条件下加热反应，反应温度控制在100～130℃之间，时间为1～6天；

S3：反应完冷却至室温，过滤或离心出溶剂，凝胶物质于室温或50℃真空干燥形成干胶，再用索氏提取器以无水乙醇或甲醇萃取洗涤6小时以上并在150℃真空干燥处理形成包含微孔和介孔的MOF型多级孔材料IPD-mesoMOF-11。

可选的，所述四烷基卤化胺中烷基包括甲基、乙基、丙基和丁基，所述四烷基卤化胺中卤离子为Cl^-或Br^-。

可选的，所述金属铝盐为硝酸铝盐、硫酸铝盐或高氯酸铝盐中的一种或多种。

本发明具有以下优点和有益效果：

1、本发明是在我们之前发明的系列MOF型多级孔材料IPD-mesoMOF的基础上，提供一个基于未知结构MOF“aluminum 4，4′，4″-benzene-1，3，5-tryil-tribenzoate”的IPD-mesoMOF，命名为IPD-mesoMOF-11。其微孔来自于“aluminum 4，4′，4″-benzene-1，3，5-tryil-tribenzoate”MOF结构，介孔来自于孔径小于60nm纳米MOF所形成的粒子间孔隙；

2、本发明涉及的IPD-mesoMOF-11可以通过特定的实验条件制备成粒度足够小的纳米MOF，其纳米粒子表面金属离子空位和配体配位残基间的相互作用，使得密堆积(或相对密堆)的粒子间形成稳定的、孔径大小在2～50nm范围的永久性粒子间孔隙；

3、本发明提供的一种MOF型多极孔材料IPD-mesoMOF-11是基于粒度小于60nm的MOF纳米粒子，这样的MOF纳米粒子通过不同程度疏松堆积形成的晶间孔隙既可落在2～50nm的介孔范围，形成本发明专利的MOF型多极孔材料IPD-mesoMOF-11。

附图说明

图1为本发明提供的一种MOF型多级孔材料IPD-mesoMOF-11的X-射线粉末图；