[发明专利]一维HKUST-1纳米带及其制备方法

说明书

本发明公开了一种一维HKUST‑1纳米带的制备方法，包括以下步骤：将铜纳米线的水溶液与均苯三甲酸的乙醇溶液混合，加入DMF，在70‑90℃的条件下反应16‑24h，得到所述一维HKUST‑1纳米带。本发明还提供了由上述制备方法制备得到的一维HKUST‑1纳米带。本发明的一维HKUST‑1纳米带的制备方法，步骤简单，合成方法易操作，所需原料易得，条件控制方便。

技术领域

本发明涉及金属有机框架材料技术领域，具体涉及一种一维HKUST-1纳米带及其制备方法。

背景技术

金属有机框架类材料(以下简称MOFs)是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料，其结构多种多样，且孔道规则，比表面积大，这使得MOFs在催化，分子吸附，药物缓释，传感器等方面有很大的应用前景。

MOFs类材料种类最多的是三维MOFs，近几年类石墨烯状的二维MOFs材料由于其优越的导电性能开始进入人们的视野，但是一维MOFs材料还是非常稀少，唯一一篇与一维MOFs相关的文献是赵永生课题组于2017年发表于德国应用化学的镧系金属有机框架微米棒，改变不同的中心金属具有不同的光致发光响应。

HKUST-1(1,3,5-苯三甲酸铜(Ⅱ))是一种典型的MOFs材料，其首次由Chui等以均苯三甲酸和硝酸铜在乙二醇和水的混合溶液中，80℃下反应12h得到。HKUST-1的晶体结构类似于桨轮(见附图1)，其中每个铜离子轴向结合了一个水分子，容易被移除，易于产生一个金属空缺位点。HKUST-1拥有合适的孔道窗口比表面积超过1000m²/g,在280℃下煅烧仍然保持较好的骨架结构。HKUST-1对CO₂、H₂、烷烃等气体具有良好的吸附性能，适于作为吸附剂和催化剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种一维HKUST-1纳米带的制备方法，该制作步骤简单，合成方法易操作，所需原料易得，条件控制方便。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种一维HKUST-1纳米带的制备方法，包括以下步骤：

将铜纳米线(CuNWs)的水溶液与均苯三甲酸的乙醇溶液混合，加入DMF，在70-90℃的条件下反应16-24h，得到所述一维HKUST-1纳米带。

作为优选，所述铜纳米线和均苯三甲酸的质量配比为1:40-80。更优选的，所述铜纳米线和均苯三甲酸的质量配比为1:40。

作为优选，反应温度为80℃，反应时间为20h。

作为优选，还包括对得到的一维HKUST-1纳米带进行离心分离，洗涤和烘干的步骤。

本发明中，所述铜纳米线是经如下步骤制备而成的：

将硫酸铜溶液滴加到氢氧化钠溶液中，加入无水乙二胺和水合肼，在密闭环境中，50-80℃条件下反应1-5h，得到所述铜纳米线。

作为优选，所述反应温度为60℃，反应时间为3h。

作为优选，还包括使用乙醇和水洗涤铜纳米线以去除氢氧化钠的步骤。

本发明另一方面提供了由前述的制备方法制备得到的一维HKUST-1纳米带。

此外，本发明的制备方法还可以得到CuNWs@HKUST-1核壳结构纳米材料。

本发明中，将制得的铜纳米线单独进行水热，可以得到亚铜离子，在配体的作用下可以通过歧化反应得到铜单质以及二价铜离子，二价铜离子有助于HKUST-1的生成。反应主要通过调控铜纳米线与均苯三甲酸配体的量以及反映时间获得我们的目标产物。配体浓度过低，或者反映时间不足都不会形成HKUST-1纳米带。

本发明的有益效果：