[发明专利]一种多孔膜基底调控的MOFs纳米晶材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔膜基底调控的MOFs纳米晶材料的制备方法，主要包括以下步骤：(1)将多孔膜基底、金属离子、多羧酸和阻断剂置于水热釜中，以去离子水为介质；(2)加热，进行水热反应；(3)降温、取出洗涤，得到MOFs纳米晶，该方法能够解决目前制备MOFs材料尺寸较大并且不可控的问题，本发明提供的方法能够使MOFs材料的尺寸降到纳米级别，并且对MOFs材料的尺寸可以调控。

技术领域

本发明属于纳米晶材料领域，尤其涉及一种多孔膜基底调控的MOFs纳米晶的制备方法以及用该方法制备的纳米晶材料。

背景技术

纳米晶材料是单相或多相晶体，其晶体尺寸在一个维度上的尺寸处于纳米级别，材料内部结构高度均一，由于其特定的结构以及尺寸，使得该材料具有小尺寸效应、宏观量子隧道效应等一系列的特点，该材料在催化、空气净化、水污染处理等领域有较大的应用前景。

金属有机框架材料(MOFs)是一种典型的有机-无机杂化的分子晶态材料，该材料是利用金属离子或金属簇为中心，以小分子有机配体为桥联体，通过金属和配体之间的配位作用，在适当条件下进行组装，形成的多维晶态材料。最近十几年时间里，金属-有机骨架化合物作为新的研究领域，在磁性、荧光、非线性光学、吸附、分离、催化和储氢等诸多方面显示出其独特的物理及化学性能和潜在的巨大应用价值。

现有技术中有报道将有机金属框架材料制备纳米晶材料，如公开号为CN106929912A，公开日：2017年07月07日公开了本发明公开了一种具有多层次结构金属有机框架纳米晶体及制备方法，(1)以第一金属有机框架晶体颗粒作为乳化剂，制备出水包油型皮克林乳液，冷却至固体石蜡的熔点以下，获得第一石蜡微球；(2)采用马来酸酐或甲基丙烯酸酐对第一石蜡微球进行反应修饰，获得第二石蜡微球，第二石蜡微球固定第二金属有机框架；(3)在第二金属有机框架含有羧基的侧链基团的表面异质外延生长第三金属有机框架，或加入巯基化合物进行巯基-烯点击反应，从而获得具有多层次结构金属有机框架纳米晶体。该本发明制备的具有多层次结构金属有机框架纳米晶体的表面结构和性质具有各向异性，能够应用于催化、金属表面MOFs膜制备及油水分离等领域中，应用广泛。该发明公开了一种制备多层结构的金属有机框架纳米晶材料，然而该材料的结构尺寸较大，理论上分析，该方法通过控制叠加层次能够在一定程度上控制纳米晶体的尺寸，然而该方法过于复杂，不适合大规模的生产。

安徽大学张敏等在《蚌埠学院学报》上发表了一篇金属有机骨架[Cu(INA)₂·H₂O]_n纳米晶的超声制备及其催化性质研究，其公开了在EtOH/DMF/H₂O(2:2:1)的混合溶剂中,以硝酸铜(Cu(NO₃)₂·3H₂O)和异烟酸(HINA)为原料，超声制备了具有三维结构的金属-有机骨架(MOF)[Cu(INA)₂·H₂O]_n纳米晶。其发现了使用超声条件相对于传统的水热反应能够大大的降低反应时间。该文章公开的技术方案能够制备出100-300纳米的MOFs纳米晶材料，然而其使用的超声条件，并且反应时间过短，对现有技术进行改进时需要加入超声设备，并且溶液中存在大量未进行反应的原料。

纳米晶材料由于其尺寸因素使得该材料具有较多特定性能，本发明旨在提供一种可调控MOFs纳米晶材料尺寸的制备方法，解决目前MOFs材料多为毫米级的块状晶体材料，使MOFs材料的尺寸降到纳米级别，并且对MOFs材料的尺寸可以调控。

发明内容

本发明旨在提供一种可调控MOFs纳米晶材料尺寸的制备方法，该方法能制备纳米级别的MOFs纳米晶，并且尺寸可控。

为实现本发明，本发明公开了一种多孔膜基底调控的MOFs纳米晶材料的制备方法，具体的包括以下过程：(1)将多孔膜基底、金属离子、多羧酸和阻断剂置于水热釜中，以去离子水为介质；(2)加热，进行水热反应；(3)降温、取出洗涤，得到MOFs纳米晶。