[发明专利]一种空心三明治结构金属有机框架催化剂及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种空心三明治结构金属有机框架催化剂，其特征在于，所述催化剂包括空心金属有机框架内核，包覆在所述空心金属有机框架内核外表面的贵金属纳米粒子中间层，以及包覆在所述贵金属纳米粒子中间层表面的金属有机框架外壳，所述金属有机框架主要由金属离子和有机物配体组成。

2.根据权利要求1所述空心三明治结构金属有机框架催化剂，其特征在于，所述贵金属纳米粒子中间层的贵金属纳米粒子包括Ru纳米粒子、Rh纳米粒子或Pt纳米粒子中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述贵金属纳米粒子中间层的贵金属纳米粒子的粒径为2-10nm。

3.根据权利要求1或2所述空心三明治结构金属有机框架催化剂，其特征在于，所述空心金属有机框架内核的空心的直径为300-800nm；

优选地，所述空心金属有机框架内核的厚度为10-30nm；

优选地，所述金属有机框架外壳的厚度为10-30nm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的空心三明治结构金属有机框架催化剂，其特征在于，所述空心金属有机框架内核中的金属离子和所述金属有机框架外壳中的金属离子独立地为Al³⁺，Sc³⁺，Cr³⁺或Fe³⁺中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述空心金属有机框架内核中的有机物配体和所述金属有机框架外壳中的有机物配体包括1，3，5-均苯三甲酸；

优选地，所述空心金属有机框架内核和所述金属有机框架外壳中，金属有机框架均为MIL-100。

5.一种如权利要求1-4任一项所述空心三明治结构金属有机框架催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将聚苯乙烯微球分散在金属盐溶液中，进行混合，之后固液分离，将得到的固体分散在有机物配体溶液中，继续混合，之后固液分离得到第一中间产物；

(2)将贵金属纳米粒子加入到步骤(1)所述第一中间产物的溶液中，加入完成后进行混合，之后固液分离，得到第二中间产物；

(3)将步骤(2)所述第二中间产物分散在金属盐溶液中，进行混合，之后固液分离，将得到的固体分散在有机物配体溶液中，继续混合，之后固液分离，用溶解剂对得到的固体进行浸泡，去除聚苯乙烯微球，得到所述空心三明治结构金属有机框架催化剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述聚苯乙烯微球的粒径为300-800nm；

优选地，步骤(1)所述聚苯乙烯微球的质量与金属盐的物质的量之比为1×10⁴-1.5×10⁴g/mol，优选为1.25×10⁴g/mol；

优选地，步骤(1)所述金属盐溶液的溶剂为乙醇；

优选地，步骤(1)所述金属盐为硝酸铝、硝酸钪、硝酸铬或氯化铁中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1)所述进行混合的方法为搅拌混合；

优选地，步骤(1)所述进行混合的温度为20-40℃，优选为30℃；

优选地，步骤(1)所述进行混合的时间为1.5-2.5h，优选为2h；

优选地，步骤(1)所述固液分离为离心分离；

优选地，步骤(1)所述有机物配体溶液为1，3，5-均苯三甲酸的乙醇溶液；

优选地，步骤(1)所述金属盐中的金属离子与有机物配体的摩尔比为1:1-1:3；

优选地，步骤(1)所述继续混合的方法为搅拌混合；

优选地，步骤(1)所述继续混合的时间为1.5-2.5h，优选为2h；

优选地，步骤(1)还包括对所述第一中间产物进行乙醇洗涤。