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一种Fe3O4@PDA@MOF‑5纳米复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种Fe3O4@PDA@MOF‑5纳米复合材料的制备方法，其特征在于：该方法包括1、用FeCl3·6H2O、乙二醇和醋酸钠制备Fe3O4纳米粒子。2、再用1,3,5—均苯甲酸、N，N‑=甲基甲酸酰胺、乙醇、已制备的Fe3O4纳米粒子和三乙胺制成Fe3O4@MOF‑199。3、用氯（二甲基）十八烷基硅烷与Fe3O4@MOF‑199制成Fe3O4@PDA@MOF‑5纳米复合材料。本发明操作简单，成本低，所制备的Fe3O4@PDA@MOF‑5纳米复合材料粒径处于纳米级别，颗粒均匀，易于分离和收集，分散性好，吸附能力强，且制备的时候不会造成环境污染，对操作人员的健康无害。

Description

一种Fe3O4@PDA@MOF-5纳米复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属有机骨架复合材料的制备方法，特别涉及一种磁性金属有机骨架纳米复合材料（Fe3O4@PDA@MOF-5）的制备方法。
背景技术
金属有机骨架材料的合成方法有很多，常见的方法有水热法、扩散法、微波辅助法、室温搅拌法、超声辅助法等等。
（1）水热法
水热法（又称热液法）是指以水为溶剂，在密闭的条件下，通过高温高压使反应物发生反应，培养晶体的一种方法。到现在为止，水热法的反应方式以及不仅仅局限在以水为溶剂，在反应时可能部分或者全部有机溶剂，即所说的热溶剂法。在水热法条件下发生的结晶反应，热应力小，合成的晶体具有很好的晶面，内部缺陷少。因此，一般采用水热法制备金属有机骨架材料。
（2）扩散法
扩散法就是使两种不同形态的物质相互接触，然后在两种物质界面处会缓慢结晶而生成产物的过程。这种方法比较温和，容易合成较大颗粒的晶体，但是通常所用的时间都比较长，因此在某些方面收到了一些限制。
（3）微波辅助法
微波辅助法是一种被认为短时高效的合成方法，通常就是在高频微波的作用下，使得带电的颗粒以很高的速度相互撞击，然后生成产物的过程。由于微波的频率很高，因此一般反应都是发生在瞬间，温度梯度很低，并且可以有选择性的加热反应物，能量利用率很高。
（4）室温搅拌法
室温搅拌法也是快速合成金属有机骨架材料的一种方法，而且操作方便，设备简单只要将反应物溶解在特定的溶剂中，室温或者加热的条件下即可，当然还可以在体系中添加去质子剂来加速反应的进行。
发明内容
本发明的目的，是提供一种磁性金属有机骨架纳米复合材料（Fe3O4@PDA@MOF-5）的制备方法。本方法能制备出具一种有很好磁性反响的金属有机骨架纳米复合材料（Fe3O4@PDA@MOF-5)，且复合材料粒径处于纳米级别，颗粒均匀，吸收性能好。
采用的技术方案：
一种Fe3O4@PDA@MOF-5纳米复合材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
第一步、Fe3O4纳米粒子的制备:
1)按照质量比1.35：83.625：3.6取FeCl3·6H2O、乙二醇和醋酸钠粉末，制成FeCl3、乙二醇和醋酸钠的混合溶液。
2)磁力搅拌混合溶液，转速为200rpm，时间1小时。然后将混合溶液超声至完全分散，转至聚四氟乙烯反应釜中，温度200 ℃恒温反应8小时。
3)反应结束后冷却至室温，将反应物在外磁场作用下分离收集，并依次用蒸馏水和乙醇洗涤，在60℃干燥箱中干燥；得Fe3O4纳米粒子备用。
第二步：Fe3O4@PDA的制备：
4)按照1：0.5：3.2的质量比取Fe3O4和三羟甲基氨基甲烷还有盐酸多巴胺。用三羟甲基氨基甲烷和盐酸多巴胺混合，制备多巴胺溶液；
5)将第一步制备出的Fe3O4加入到多巴胺溶液中，室温下搅拌10h，得到黑色的Fe3O4@PDA颗粒。
6)在外磁场作用下用无水乙醇洗涤5次，在 50℃干燥12h，将干燥好的材料进行密封保存，以备后用。
第三步：Fe3O4@PDA@MOF-5的制备：
7)按摩尔比为1:361.1:2的比例取对苯二甲酸、N,N-二甲基甲酰胺和六水合硝酸锌，备用；
8)将对苯二甲酸与N,N-二甲基甲酰胺混合，之后将六水合硝酸锌和Fe3O4@PDA溶于其中，搅拌1h，后滴入0.42ml分析纯的三乙胺,在120℃反应8h，得到黑色的粉末在外磁场作用下用N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇分别洗涤5次，60 ℃干燥12h，干燥好的材料便是制备得到的Fe3O4@PDA@MOF-5纳米复合材料，进行密封保存，以备后用。
其优点在于：
本发明操作简单，成本低，所制备的Fe3O4@PDA@MOF-5纳米复合材料粒径处于纳米级别，颗粒均匀，易于分离和收集，分散性好，吸附能力强。制备的时候不会造成环境污染，对操作人员的健康无害。
具体实施方式
实施例一
一种Fe3O4@PDA@MOF-5纳米复合材料的制备方法，包括下述步骤：
第一步：Fe3O4纳米微粒的制备：
将1.35g研碎的FeCl3·6H2O放入装有75mL分析纯的乙二醇烧杯中，磁搅拌澄清后，向烧杯中加入3.6g无水乙酸钠，在200rpm转速下磁力搅拌1h。超声10min后，转移到干燥的聚四氟乙烯反应釜中，在温度为200℃下反应8h。反应完成后在空气中静置冷却，将产物依次用蒸馏水和乙醇分别洗涤3次。放入60℃真空干燥箱中烘干，得Fe3O4纳米粒子研磨成粉末装，标记保存。
第二步：Fe3O4@PDA的制备：
将第一步新制的100mg Fe3O4 加入到80mL多巴胺溶液中 (溶有50mg 三羟甲基氨基甲烷和 320mg 盐酸多巴胺)，室温下搅拌10h，得到黑色的Fe3O4@PDA颗粒，在外磁场作用下用无水乙醇洗涤5次，在 50℃ 干燥12h，将干燥好的材料进行密封保存，以备后用。
第三步：Fe3O4@PDA@MOF-5的制备：
将298.8mg对苯二甲酸溶于到50ml分析纯的N,N-二甲基甲酰胺，将1069mg六水合硝酸锌溶于其中，将150mg第二步新制备的Fe3O4@PDA溶于其中，搅拌1h，后缓慢滴入0.42ml分析纯的三乙胺，在120℃反应8h，得到的黑色粉末在外磁场作用下用N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇分别洗涤5次， 60℃ 干燥12h，将干燥好的材料进行密封保存，以备后用。
实施例二
一种Fe3O4@PDA@MOF-5纳米复合材料的制备方法，包括下述步骤：
第一步：Fe3O4纳米微粒的制备：
将2.7g研碎的FeCl3·6H2O放入装有150mL分析纯的乙二醇烧杯中，磁搅拌澄清后，向烧杯中加入7.2g无水乙酸钠，在200rpm转速下磁力搅拌1h。超声10min后，转移到干燥的聚四氟乙烯反应釜中，在温度为200℃下反应8h。反应完成后在空气中静置冷却，将产物依次用蒸馏水和乙醇分别洗涤3次。放入60℃真空干燥箱中烘干，得Fe3O4纳米粒子研磨成粉末状，标记保存。
第二步：Fe3O4@PDA的制备：
将第一步新制的200mg Fe3O4 加入到160mL多巴胺溶液中 (溶有100mg 三羟甲基氨基甲烷和 640mg 盐酸多巴胺)，室温下搅拌10h，得到黑色的Fe3O4@PDA颗粒，在外磁场作用下用无水乙醇洗涤5次，在 50℃干燥12h，将干燥好的材料进行密封保存，以备后用。
第三步：Fe3O4@PDA@MOF-5的制备：
将597.6mg对苯二甲酸溶于到100ml分析纯的N,N-二甲基甲酰胺，将2138mg六水合硝酸锌溶于其中，将300mg第二步新制备的Fe3O4@PDA溶于其中，搅拌1h，后缓慢滴入0.42ml分析纯的三乙胺，在120℃反应8h，得到的黑色粉末在外磁场作用下用N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇分别洗涤5次， 60℃ 干燥12h，将干燥好的材料进行密封保存，以备后用。
实施例三
一种Fe3O4@PDA@MOF-5纳米复合材料的制备方法，包括下述步骤：
第一步：Fe3O4纳米微粒的制备：
将0.675g研碎的FeCl3·6H2O放入装有32.5mL分析纯的乙二醇烧杯中，磁搅拌澄清后，向烧杯中加入1.8g无水乙酸钠，在在200rpm转速下磁力搅拌1h。超声10min后，转移到干燥的聚四氟乙烯反应釜中，在温度为200℃下反应8h。反应完成后在空气中静置冷却，将产物依次用蒸馏水和乙醇分别洗涤3次。放入60℃真空干燥箱中烘干，得Fe3O4纳米粒子研磨成粉末装，标记保存。
第二步：Fe3O4@PDA的制备：
将第一步新制的50mg Fe3O4 加入到40mL多巴胺溶液中 (溶有25mg 三羟甲基氨基甲烷和 160mg 盐酸多巴胺)，室温下搅拌10h，得到黑色的Fe3O4@PDA颗粒，在外磁场作用下用无水乙醇洗涤5次，在 50℃ 干燥12h，将干燥好的材料进行密封保存，以备后用。
第三步：Fe3O4@PDA@MOF-5的制备：
将149.4mg对苯二甲酸溶于到25ml分析纯的N,N-二甲基甲酰胺，将534.5mg六水合硝酸锌溶于其中，将75mg第二步新制备的Fe3O4@PDA溶于其中，搅拌1h，后缓慢滴入0.42ml分析纯的三乙胺，在120℃反应8h，得到的黑色粉末在外磁场作用下用N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇分别洗涤5次， 60℃ 干燥12h，将干燥好的材料进行密封保存，以备后用。

Claims (1)

1.一种Fe3O4@PDA@MOF-5纳米复合材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
第一步、Fe3O4纳米粒子的制备:
1)按照质量比1.35：83.625：3.6取FeCl3·6H2O、乙二醇和醋酸钠粉末，制成FeCl3、乙二醇和醋酸钠的混合溶液；
2)磁力搅拌混合溶液，转速为200rpm，时间1小时；然后将混合溶液超声至完全分散，转至聚四氟乙烯反应釜中，温度200 ℃恒温反应8小时；
3)反应结束后冷却至室温，将反应物在外磁场作用下分离收集，并依次用蒸馏水和乙醇洗涤，在60℃干燥箱中干燥；得Fe3O4纳米粒子备用；
第二步：Fe3O4@PDA的制备：
4)按照1：0.5：3.2的质量比取Fe3O4和三羟甲基氨基甲烷还有盐酸多巴胺；用三羟甲基氨基甲烷和盐酸多巴胺混合，制备多巴胺溶液；5)将第一步制备出的Fe3O4加入到多巴胺溶液中，室温下搅拌10h，得到黑色的Fe3O4@PDA颗粒；
6)在外磁场作用下用无水乙醇洗涤5次，在 50℃干燥12h，将干燥好的材料进行密封保存，以备后用；
第三步：Fe3O4@PDA@MOF-5的制备：
7)按摩尔比为1:361.1:2的比例取对苯二甲酸、N,N-二甲基甲酰胺和六水合硝酸锌，备用；
8)将对苯二甲酸与N,N-二甲基甲酰胺混合，之后将六水合硝酸锌和Fe3O4@PDA溶于其中，搅拌1h，后滴入0.42ml分析纯的三乙胺，在120℃反应8h，得到黑色的粉末在外磁场作用下用N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇分别洗涤5次，60 ℃干燥12h，干燥好的材料便是制备得到的Fe3O4@PDA@MOF-5纳米复合材料，进行密封保存，以备后用。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171103

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