[发明专利]一种介孔MOFs材料的制备方法

说明书

本申请属于新材料与合成化学领域，提供一种介孔MOFs材料的制备方法，本申请使用新型吡啶类有机配体，抑制MOFs材料结晶速度，成功得到了晶体形貌规整、内部介孔大小均一、稳定性良好的MOFs材料。获得的MOFs材料最大孔径可超过30nm。

技术领域

本申请涉及新材料与合成化学领域，具体涉及一种新型介孔MOFs材料的制备方法。

背景技术

多孔材料具有规则、均匀的孔道结构，根据其孔径大小可分为微孔(小于2nm)、介孔(2-50nm)和大孔(大于50nm)。随着多孔材料的不断发展，金属有机骨架化合物(Metal-Organic Frameworks,MOFs)迅速成为研究和应用的热点领域之一。MOFs是以金属离子或金属簇为中心，与有机配体络合而自组装形成的超分子微孔网络结构材料。MOFs具有均匀可调的孔径尺寸、易功能化、高比表面积(可达10000m2/g)和高孔隙率(大于50％)等特点，因而在气体存储、分离、光学、传感器和催化等领域得到了广泛的应用。

合成MOFs的有机配体常选用羧酸类和多氮杂环类：羧酸类有机配体易于修饰，配位方式多，可形成多种类的MOFs材料；多氮杂环类有机配体具有固定的配位取向，更容易得到预期稳定结构的MOFs材料，而且氮原子与金属离子间的配位键键能较大，可提高材料的稳定性。目前MOFs材料的常见合成方法有：水(溶剂)热合成法、电化学合成法、微波辅助加热法、超声合成法、离子热合成法等，其中水(溶剂)热合成法是最常用的一种简单合成方法。但是用这种方法合成的MOFs材料孔径偏小，最大仅1nm左右。所以想获得介孔MOFs，还得使用其他方法以扩大MOFs材料的孔径。

常见的扩孔方法有三种：表面活性剂模板法、延长有机配体法和调节剂诱导缺陷形成法。表面活性剂模板法是利用多个表面活性剂分子相互聚集起来的多分子聚集体(胶束、胶囊等形态)作为模板，利用有机分子-无机物的界面作用，形成一定结构和形貌的多空骨架，然后经化学处理除去模板剂得到介孔结构。随着模板剂添加量的逐渐增加，样品总孔容及比表面积逐渐递增，但过快的结晶速度影响了晶体的生长，导致晶体形貌不规整，内部介孔大小不均一。延长有机配体法是使用尺寸较长的有机配体与金属簇中心构筑含有介孔孔笼的金属有机骨架材料的方法。由于长链配体构建的MOFs在客体迁移过程中往往会发生崩塌，而且常伴有骨架相互渗透，这会大大减小孔的尺寸，从而限制大分子进入MOFs。调节剂诱导缺陷形成法是一种简单而通用的MOFs扩孔方法，通过金属前驱体与配体之间发生的不充分反应，在单羧酸作为调节剂的存在下可制备大孔道的MOFs，但这种方法制备的MOFs材料稳定性比较差。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于：提供一种介孔MOFs材料的制备方法，解决介孔MOFs材料难于制备的问题。

为了解决上述问题，在本申请的第一方面，提供一种制备介孔MOFs材料的吡啶类有机配体，其结构通式如下所示：

其中，X、Y、Z选自氢、氰基、氨基、羧基、二甲氨基；

R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆选自氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基。

在一优选实施例中，所述吡啶类有机配体为如下中的至少一种：

在本申请的第二方面，提供一种介孔MOFs材料的制备方法，使用吡啶类有机配体来合成介孔MOFs材料，其结构通式如下所示：

其中，X、Y、Z选自氢、氰基、氨基、羧基、二甲氨基；