[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

说明书

本发明提供了一种气相辅助沉积制备金属‑有机框架薄膜的方法。所述方法是基于气相辅助沉积方法，其中，合成金属‑有机框架所用的溶剂作为气相辅助溶液，利用气相辅助溶液在高温中挥发辅助金属‑有机框架前驱体溶液制备得到金属‑有机框架薄膜。采用所述方法可以有效地制备金属‑有机框架薄膜，且制备得到的薄膜表面均匀，连续致密、大小均一、质量高。所述方法无需精密仪器、操作简单、新颖、实用、普适性强。

技术领域

本发明属于气相辅助沉积薄膜制备的技术领域，涉及一种在基底表面气相辅助沉积制备金属-有机框架薄膜的方法。

背景技术

金属-有机框架(metal-organic frameworks，简称“MOF”，也称为多孔配位聚合物，PCP)是一类无机-有机杂化晶态材料，是通过金属离子(或簇)和有机配体连接而成的框架材料。由于它具有丰富多样的拓扑网络结构、孔道可调、高的比表面积等优点使得其在分子存储和分离、催化、光学、电学等领域都有重要的应用前景。在光电器件、传感和生物应用等领域中，以薄膜形式存在的MOF材料具有更有效和更直接的应用。

目前，制备MOF薄膜的方法有多种，比如旋涂法、电化学法、液相外延法、原位沉积法等，但是这些方法对MOF结构和物理化学性能都有一定的针对性，不能满足所有高质量MOF薄膜的制备，具有很多局限性。因此探索新的MOF薄膜的制备方法有助于拓展MOF薄膜的种类和功能应用。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种气相辅助沉积制备金属-有机框架薄膜的方法。所述方法是基于气相辅助沉积方法，其中，制备金属-有机框架所用的溶剂作为气相辅助溶液，利用气相辅助溶液在高温中挥发辅助金属-有机框架前驱体溶液制备得到金属-有机框架薄膜。采用所述方法可以有效地制备金属-有机框架薄膜，且制备得到的薄膜表面均匀，连续致密。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

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。

根据本发明，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。

根据本发明，步骤1-1)中，所述金属-有机框架前驱体溶液是以金属离子为配位中心与有机配体配位形成非晶体的配位聚合物的溶液。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；所述金属离子和有机配体的摩尔比没有特别的限定，能制备得到金属-有机框架薄膜即可。例如，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。

根据本发明，步骤1-1)中，所述有机配体选自TCPP、TBAPy、2-MeIm、BTC、BDC等；所述金属离子选自Zr离子、Zn离子、Cu离子、Co离子、Ni离子、Fe离子等；所述溶剂选自水、DMF、乙醇、甲醇等。

示例性地，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)等。