[发明专利]一种MIL-101(Cr)及其制备方法

说明书

本发明提供一种MIL‑101(Cr)的制备方法，包括以下步骤：(1)将苹果酸粉末加入去离子水中配置成苹果酸溶液；(2)将九水硝酸铬和对苯二甲酸与所述苹果酸溶液混合搅拌均匀后得到混合溶液，将混合溶液放入反应釜中进行水热反应后即得MIL‑101(Cr)。本发明所采用的矿化剂为苹果酸，相比于传统矿化剂氢氟酸、硝酸等，其优点在于无毒、环保且价格较低。使得制备的MIL‑101(Cr)材料在保证具有良好吸水性能时，能够降低实验中的危害，保护实验人员的健康。本发明的MIL‑101(Cr)材料晶粒形状规则并且尺寸分布范围较窄。MIL‑101(Cr)材料呈正八面体状，尺寸分布在200‑600纳米之间。

技术领域

本发明属于金属有机框架材料技术领域，尤其涉及一种MIL-101(Cr)及其制备方法。

背景技术

金属有机框架材料(Metal Organic Frameworks，MOFs)是由金属离子和有机配体自组装构筑的一类结晶多孔材料，其具有多孔性、孔径可调、较大的比表面积及丰富的吸附位点等性质，使其广泛应用于化学吸附、电催化、成分检测等领域。法国Férey制备室与2005年利用水热反应法，加入氢氟酸在220℃下，首次小规模(5mL)合成了MIL-101(Cr)材料。其命名也是由Férey教授提出的，MIL＝MaterialsInstitute Lavoisier的结构类似于增强的MTN沸石拓扑结构。MIL-101(Cr)拥有两种不同类型的内笼，其直径分别是和孔径窗口直径可达具有极高的比表面积(BET比表面积达到了4000m²/g)。MIL-101(Cr)有终端水分子连接到八面体的Cr(III)构筑基元，而这个水分子在高真空条件下是可以去除的，因此，创造了潜在的Lewis酸位点。MIL-101(Cr)及其配体修饰的衍生物，对水表现出显著的稳定性，这使得它最适合在潮湿或有水的环境下应用。目前，MIL-101(Cr)已演变成MOFs材料中一个最重要的典型材料。

正是基于MIL-101(Cr)独特出色的性质，如优异的水解稳定性、大的比表面积和孔径，合成价格低廉，兼具功能金属位点和各种后改性的可能性存在等等，使得MIL-101(Cr)不仅成为科学家们研究的热点而且其对于工业应用也是一个很好的候选材料。传统的MIL-101(Cr)采用高温高压水热合成法，常将氢氟酸，硝酸，全氟苯甲酸，醋酸，醋酸钠等作为矿化剂添加入MIL-101(Cr)的合成反应中，从而影响MIL-101(Cr)的结晶过程。一般来说加入矿化剂后可以得到更好的MIL-101(Cr)晶体。但是现有矿化剂常伴随以下几种缺陷：1、矿化剂毒性大，腐蚀性强；2、价格昂贵；3、所得产物晶粒形状、尺寸不规则等问题。因此，开发出一种无毒生产且产出产品性状较好的制备方法，对MIL-101(Cr)的大规模商业化生产应用具有显著现实意义。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的技术问题，提供一种MIL-101(Cr)的制备方法。

本发明采取的技术方案如下：

一种MIL-101(Cr)的制备方法，包括以下步骤：

(1)将苹果酸粉末加入去离子水中配置成苹果酸溶液；

(2)将九水硝酸铬和对苯二甲酸与所述苹果酸溶液混合搅拌均匀后得到混合溶液，将混合溶液放入反应釜中进行水热反应后即得MIL-101(Cr)。

进一步优选的，上述苹果酸为L-苹果酸，所述苹果酸溶液的浓度范围为0.01-0.03mol/L。

苹果酸有左旋(L-苹果酸)和右旋(R-苹果酸)，其中L-苹果酸是自然界中存在的酸性物质，提取和合成技术成熟，成本低。苹果酸溶液浓度太高或者太低都会对材料的结晶造成不利的影响；太低结晶不完全，太高由于PH值低，会抑制结晶。

进一步优选的，上述九水硝酸铬和所述对苯二甲酸的质量比为1：(0.2-0.6)。