[发明专利]一种气相辅助沉积制备金属-有机框架薄膜的方法

权利要求书

1.一种气相辅助沉积制备金属-有机框架薄膜的方法，所述方法包括如下步骤：

1)利用气相辅助沉积法制备金属-有机框架薄膜前驱体；

2)将步骤1)的前驱体在一定温度下进行反应，制备得到所述金属-有机框架薄膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，具体包括如下步骤：

1-1)配制金属-有机框架前驱体溶液和气相辅助溶液；

1-2)在基底表面滴加金属-有机框架前驱体溶液，并将所述基底放置在含有气相辅助溶液的容器中。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤1-1)中，所述金属-有机框架前驱体溶液包括金属离子、有机配体和溶剂；

所述金属-有机框架前驱体溶液中金属离子的浓度为0.01mM-2M；有机配体的浓度为0.01mM-1M。

4.根据权利要求2-3任一项所述的制备方法，其中，步骤1-1)中，所述有机配体选自TCPP、TBAPy、2-MeIm、BTC、BDC；所述金属离子选自Zr离子、Zn离子、Cu离子、Co离子、Ni离子、Fe离子；所述溶剂选自水、DMF、乙醇、甲醇。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，所述金属-有机框架前驱体溶液选自具有卟啉基的PCN-222(金属离子为Zr离子，有机配体为TCPP)前驱体溶液、具有四(4-羧基苯)芘基的NU-1000(金属离子为Zr离子，有机配体为TBAPy)前驱体溶液、具有咪唑基的HZIF-1(金属离子为Zn离子，有机配体为2-MeIm、H₂MoO₄)前驱体溶液，具有均苯三甲酸基的HKUST-1(金属离子为Cu离子，有机配体为BTC)、具有对苯二甲酸基的MOF-2(金属离子为Co离子，有机配体为BDC)；

优选地，步骤1-1)中，所述气相辅助溶液与金属-有机框架前驱体溶液中所使用的溶剂相同。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其中，步骤1-2)中，所述的基底为修饰有官能团的基底；

优选地，所述的修饰有官能团的基底选自修饰羟基的基底；其中所述基底选自石英玻璃、硅片、导电玻璃、金属片。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其中，所述的修饰有官能团的基底可以通过如下方法制备得到：

A)将基底置于丙酮、2M盐酸、蒸馏水中分别超声5分钟，氮气吹干后置于80℃、体积比为3:1的0.02M NaOH与过氧化氢混合溶液中，修饰30分钟；

B)将基底清洗后置于含有自组装单分子层的溶液中修饰，修饰1-3天后可使用；

优选地，步骤A)适用于石英玻璃、硅片、导电玻璃等基底；步骤B)适用于金片、铜片、钛片等金属基底；

优选地，所述含有自组装单分子层的溶液为16-巯基-十六烷基酸乙醇溶液或为11-巯基-十一烷醇乙醇溶液。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其中，步骤1-2)中，所述基底例如通过支撑物悬空放置在含有气相辅助溶液的能够密闭耐高温的容器中。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其中，步骤1-2)中，所述气相辅助溶液和所述金属-有机框架前驱体溶液的体积比为50μL-1L：0.4μL-10mL；

优选地，步骤1-2)中，所述基底的面积为0.04-100cm²；

优选地，步骤1-2)中，所述基底的面积和金属-有机框架前驱体溶液的体积之间的关系为10-50μL/1cm²；

优选地，所述反应的时间为12-48小时，优选为18-24小时；所述反应的温度为20-180℃，例如为100-140℃。

10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法，其中，所述方法还包括如下步骤：

3)在反应结束后，用丙酮冲洗薄膜表面未反应完全的金属-有机框架前驱体溶液，然后浸泡在丙酮中，最后真空干燥，得到金属-有机框架薄膜。