[发明专利]一种改性锆基金属-有机骨架材料MOF-808的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性锆基金属‑有机骨架材料MOF‑808的制备方法，属于有毒有害气体吸附净化领域。该制备方法操作步骤如下：(1)将氧氯化锆、1，3，5‑苯三甲酸溶解于N，N‑二甲基甲酰胺和甲酸的混合溶液中，之后进行水热反应，将所得产物依次用N，N‑二甲基甲酰胺、水和丙酮离心洗涤，经真空干燥后得到MOF‑808基体；(2)将MOF‑808基体加入至溶有改性剂的溶液中，搅拌一定时间后，依次用新鲜的溶剂和丙酮离心洗涤固体，经真空干燥后即得到改性锆基金属‑有机骨架材料MOF‑808。该方法制得的改性MOF‑808材料对二氧化氮、氨气、二氧化硫、甲醛和苯等典型有毒工业化学品具有良好的吸附净化能力。用于有毒工业化学品吸附净化。

技术领域

本发明涉及一种改性锆基金属有机骨架材料MOF-808的制备方法，属于有 毒有害气体吸附净化领域，用于有毒工业化学品吸附净化。

背景技术

在遂行多样化军事任务的过程中，经典化学毒剂和有毒工业化学品扩散均会 对作战、应急救援及事故处理等人员的生命安全造成严重威胁。CBRN防护装 备除要求能够有效脱除污染空气中的毒剂分子外，还需要对各种有毒工业化学 品具有高效净化能力。各国军队目前主要使用的ASZM-TEDA型无铬浸渍活性 炭材料主要针对传统化学战防护战术需求设计，对经典毒剂如氯化氰、沙林等 具有良好的吸附能力，但对大部分有毒工业化学品如二氧化氮、二氧化硫和氨 气等的吸附性能较为有限。因此，迫切需要发展对有毒工业化学品具有优异净 化性能的新型吸附材料，进而为人员提供广谱有效的防护。

近年来，金属-有机骨架材料(MOFs)作为一种极具潜力的有毒有害气体吸 附净化材料，受到了人们的广泛关注。MOFs是一种由无机节点和有机连接体组 装形成的结晶多孔材料，具有巨大的比表面积和开放连通的孔道结构，其模块 化构筑方式和良好的结晶性，有助于在分子层次对结构和表面化学性质进行按 需设计。在诸多种类的MOFs材料中，锆基金属-有机骨架材料(Zr-MOFs)因 具有优异的热、机械和化学稳定性，被认为是最具实际应用前景的MOFs材料 之一。

MOF-808是一种由六核[Zr₆(μ₃-O)₄(μ₃-OH)₄]节点与6个1，3，5-苯三甲酸配体连 接形成的Zr-MOF，由一元羧酸盐作为电荷平衡离子。MOF-808较低的节点连 接数和尺寸适中的连通孔道，十分有利于其在有毒有害物质吸附净化与催化降 解中的应用。已有的研究表明，MOF-808对于有机膦神经性毒剂表现出优异的 催化水解活性，其在碱性缓冲溶液中对有机膦毒剂模拟剂的降解半衰期小于0.5 min。然而，现有技术中，尚未发现将MOF-808应用于有毒有害气体，尤其是 有毒工业化学品吸附净化的先例。

发明内容

本发明的目的是针对现有无铬浸渍炭材料有毒工业化学品防护能力不足的 问题，提供一种改性锆基金属-有机骨架材料MOF-808的制备方法，该材料可同 时实现对二氧化氮、氨气、二氧化硫、甲醛和苯等典型有毒工业化学品的高效 净化脱除。

本发明解决上述问题采用的技术方案，改性锆基金属-有机骨架材料 MOF-808的制备方法步骤如下：

(1)将物质的量比为3∶0.5～1.5的氧氯化锆ZrOCl₂·8H₂O和1，3，5-苯三甲酸H₃BTC，溶解于物质的量比为1∶0.5～1.5的N，N-二甲基甲酰胺DMF和甲酸 HCOOH的混合溶液中，之后在110～150℃下水热反应36～72h，将所得产物依 次用DMF、H₂O和丙酮于7000～9000rpm转速下离心洗涤3次，每次离心2～5 min，在130～160℃下真空干燥24～48h后，得到MOF-808基体；