CN108129672B - 一种聚合物改变MIL-53-Fe形貌的微波合成方法 - Google Patents
一种聚合物改变MIL-53-Fe形貌的微波合成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108129672B CN108129672B CN201711363624.XA CN201711363624A CN108129672B CN 108129672 B CN108129672 B CN 108129672B CN 201711363624 A CN201711363624 A CN 201711363624A CN 108129672 B CN108129672 B CN 108129672B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mil
- polymer
- microwave
- bdc
- ferric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G83/00—Macromolecular compounds not provided for in groups C08G2/00 - C08G81/00
- C08G83/008—Supramolecular polymers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种聚合物改变MIL‑53‑Fe形貌的微波合成方法,以1,4‑对苯二甲酸(H2BDC)与三价铁盐为原料,N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)为反应溶剂,加入聚合物,控制微波反应条件,可以快速合成获得MIL‑53‑Fe,并将MIL‑53‑Fe的正八面体形貌转化为类长方锥体,这些类长方锥体具有更好的材料嫁接、附着、边缘效应以及小尺寸优势。
Description
技术领域
本发明属于铁基MOFs制备技术领域,具体涉及一种聚合物改变MIL-53-Fe形貌的微波合成方法。
背景技术
金属有机骨架(MOFs)作为一类新材料,因其种类多样性、结构可设计性与可调控性、功能多样化以及比表面积和孔体积高等优点,近来备受关注与研究。其中,铁基MOFs是一个廉价易得且绿色环保的分支,主要包括MIL-101-Fe、MIL-100-Fe、MIL-88-Fe与MIL-53-Fe等。而MIL-53-Fe具有特殊的结构特征,能产生可逆的“呼吸效应”,即该材料在所处条件的改变会使骨架结构可发生可逆伸缩变化,使原本为正八面体的单晶体可以转变成凹面正八面体、类球体、类长方锥体等形貌。相比正八面体材料,这些非正八面体材料具有更好的材料嫁接、附着、边缘效应以及小尺寸优势。现有的形貌转变方式主要有调控铁源与配体的投加摩尔比、调控微波合成温度与功率、添加表面活性剂以及洗涤纯化溶液的种类选择等。
目前MIL-53-Fe主要合成方法是微波合成与水热法,相对水热合成法,微波合成的优点是快速梯度升温、操作简便、合成反应时间短且合成的材料晶形较为完整,杂质少。为了优化MIL-53-Fe形貌,常用操作是在合成体系中加入聚乙烯吡咯烷酮等表面活性剂,但无人报导研究非表面活性剂的聚合物对MIL-53-Fe形貌的影响。最初在MIL-53-Fe合成体系中加入聚芳香胺及其衍生物的目的是为了探索得到MIL-53-Fe包覆材料,其间首次发现了非表面活性剂的聚合物会对MIL-53-Fe形貌产生影响,并验证了非表面活性剂的聚合物可以改变MOFs形貌。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用聚合物来改变MIL-53-Fe形貌的微波合成方法,可以合成获得MIL-53-Fe,并改变MIL-53-Fe的正八面体形貌,获得类长方锥体的MIL-53-Fe。
本发明的目的是通过以下方式实现的。
一种聚合物改变MIL-53-Fe形貌的微波合成方法,在微波合成MIL-53-Fe的溶液体系中,加入聚合物,搅拌均匀,控制微波反应条件,反应结束后获得形貌为类长方锥体的MIL-53-Fe。
所述聚合物为聚芳香胺衍生物,优选:包括聚间苯二胺、聚吡咯或聚苯胺。
所述微波合成MIL-53-Fe的溶液体系中,H2BDC与三价铁盐分别溶于DMF,且摩尔比为1:1~2。
所述三价铁盐包括六水氯化铁、九水硝酸铁、无水硫酸铁等,优选:六水氯化铁
(FeCl3·6H2O)。
所述三种聚合物转变MIL-53-Fe的形貌后皆为类长方锥体,但类长方锥体的尺寸大小有细微差异,分别为聚间苯二胺(半径约1.3um,长度约3um),聚吡咯(半径约1.1um,长度约3.9um),聚苯胺(半径约0.9um,长度约4.6um)。
所述溶液体系中H2BDC与三价铁盐在DMF中的浓度范围分别为0.1~0.2mol/L与0.1~0.4mol/L。
所述聚合物与H2BDC的质量比为1:8~16,优选比例为1:10。
所述聚合物是在H2BDC溶液与三价铁盐溶液混合的同时加入体系中,并搅拌0.5h以上。
所述反应条件的微波功率为400~600W。
所述反应条件的微波温度为120~150℃。
所述反应条件的微波时间为0.5~1h。
由于现有的MIL-53-Fe形貌转变方式主要有调控铁源与配体的投加摩尔比、调控微波合成温度与功率、添加表面活性剂以及洗涤纯化溶液的种类选择等。本发明提供了一种新的通过添加聚合物来调控MIL-53-Fe形貌的微波合成方法。改变形貌的MIL-53-Fe,使原本为正八面体的单晶体可以转变成类长方锥体形貌。相比正八面体材料,这些类长方锥体材料具有更好的材料嫁接、附着、边缘效应以及小尺寸优势。
附图说明
图1为实施例1中添加聚间苯二胺合成MIL-53-Fe的扫描电镜图。
图2为实施例2中添加聚吡咯合成MIL-53-Fe的扫描电镜图。
图3为实施例3中添加聚苯胺合成MIL-53-Fe的扫描电镜图。
图4为实施例4中不添加聚合物合成MIL-53-Fe的扫描电镜图。
图5为实施例1-4中合成MIL-53-Fe的XRD图。
图6为实施例1-4中合成MIL-53-Fe的红外光谱图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明,而不会限制本发明。
实施例1
称取1gH2BDC(0.006mol)与1.63gFeCl3·6H2O(0.006mol)分别溶于50ml的DMF溶液中,磁力搅拌10min使之充分溶解。将H2BDC溶液与FeCl3·6H2O溶液混合,同时加入100mg聚间苯二胺,继续磁力搅拌0.5h,分散均匀后转入微波烧瓶中。将装有反应溶液的微波烧瓶置于微波反应器中,设置微波反应器的反应参数为150℃、500W、0.5h,调节冷凝水,开始合成反应。反应结束后,将样品进行乙醇和水交替离心洗涤纯化,直至离心上清液成为无色,将离心产物于60℃烘箱中干燥12h至恒重,得到棕黄色MIL-53-Fe粉末。通过扫描电镜图1可见,形貌改变后的MIL-53-Fe呈半径约1.3um、长度约3um的类长方锥体。
实施例2
按照实施例1的方法,改变所加入的聚合物为100mg聚吡咯,制备得到棕色MIL-53-Fe粉末。通过扫描电镜图2可见,与实施例1相比,所得产物MIL-53-Fe尺寸变化,呈半径约1.1um、长度约3.9um的类长方锥体。
实施例3
按照实施例1的方法,改变所加入的聚合物为100mg聚苯胺,制备得到深棕色的MIL-53-Fe粉末。通过扫描电镜图3可见,MIL-53-Fe仍然呈类长方锥体,尺寸略有变化,半径约0.9um、长度约4.6um。
实施例4
按照实施例1的方法,不添加聚合物,制备得到砖红色的MIL-53-Fe粉末。通过扫描电镜图4可见,MIL-53-Fe的形貌呈规则完整的正八面体。
实施例5~7
按照实施例1的方法,改变所加入的聚合物(聚间苯二胺、聚吡咯或聚苯胺)的质量分别80mg、120mg、140mg、160mg,制备MIL-53-Fe。对比聚合物添加量为100mg的实验结果,通过扫描电镜观察,发现形貌改变后的MIL-53-Fe依旧呈类长方锥体,各聚合物所改变形貌的类长方锥体尺寸大小无明显差异,但能观察到的类长方锥体数量有明显差异,三种聚合物其80mg、120mg、140mg、160mg四种添加量的类长方锥体产量皆低于聚合物添加量为100mg的产量,所以聚合物的最佳添加量为100mg。
Claims (12)
1.一种聚合物改变MIL-53-Fe形貌的微波合成方法,其特征在于,在微波合成MIL-53-Fe的溶液体系中,加入聚芳香胺衍生物,搅拌均匀,控制微波反应条件,反应结束后获得形貌为类长方锥体的MIL-53-Fe。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的聚芳香胺衍生物包括聚间苯二胺、聚吡咯或聚苯胺。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述微波合成MIL-53-Fe的溶液体系中,H2BDC 与三价铁盐分别溶于DMF,且H2BDC 与三价铁盐摩尔比为1:1~2。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述的三价铁盐包括六水氯化铁、九水硝酸铁或无水硫酸铁。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的三价铁盐为六水氯化铁。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的方法,其特征在于,溶液体系中H2BDC 与三价铁盐在DMF中的浓度范围分别为0.1~0.2 mol/L与0.1~0.4mol/L。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的方法,其特征在于,所述聚合物与H2BDC的质量比为1:8~16。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述聚合物与H2BDC的质量比为1:10。
9.根据权利要求1或2或3或4或5所述的方法,其特征在于,所述聚合物是在H2BDC溶液与三价铁盐溶液混合的同时加入体系中,并搅拌0.5h以上。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述反应条件的微波功率为400 ~ 600W。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述反应条件的微波温度为120 ~150℃。
12.根据权利要求1或10或11所述的方法,其特征在于,所述反应条件的微波时间为0.5~1h。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711363624.XA CN108129672B (zh) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | 一种聚合物改变MIL-53-Fe形貌的微波合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711363624.XA CN108129672B (zh) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | 一种聚合物改变MIL-53-Fe形貌的微波合成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108129672A CN108129672A (zh) | 2018-06-08 |
CN108129672B true CN108129672B (zh) | 2020-01-07 |
Family
ID=62390684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711363624.XA Active CN108129672B (zh) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | 一种聚合物改变MIL-53-Fe形貌的微波合成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108129672B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108905974B (zh) * | 2018-07-12 | 2020-04-07 | 中南大学 | 一种MIL-53(Fe)/聚芳香胺复合材料及其制备和应用方法 |
CN109847803B (zh) * | 2019-03-05 | 2021-10-08 | 广西大学 | 一种缺陷mof催化剂及其制备方法与应用 |
CN109942832B (zh) * | 2019-04-18 | 2021-04-20 | 南京邮电大学 | 不同形貌π-d共轭Fe-HHTP金属有机框架及相关电极的制备 |
CN110170337A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-27 | 辽宁石油化工大学 | 金属有机骨架材料MIL-53(Fe)闭孔结构的制备方法 |
CN111193028B (zh) * | 2020-01-08 | 2022-11-11 | 九江学院 | 一种纳米结构的Fe-CrSe/C复合电极材料的制备方法 |
CN113292734B (zh) * | 2021-06-01 | 2022-11-25 | 太原理工大学 | 一种纺锤体形貌的MIL-101(Fe)光催化剂的合成及光催化应用 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006098756A2 (en) * | 2004-08-16 | 2006-09-21 | The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Synthetic control of metal oxide nanocrystal sizes and shapes |
CN104475158A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-04-01 | 长春工业大学 | 一种金属纳米粒子和微孔配位聚合物的复合材料及制法 |
CN106040181A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-10-26 | 蚌埠学院 | 一种金属有机骨架材料NH2‑MIL‑53(Al)、制备方法及应用 |
CN107189074A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-09-22 | 西安电子科技大学 | 基于脂质体膜的金属有机骨架材料的表面功能化修饰方法 |
-
2017
- 2017-12-18 CN CN201711363624.XA patent/CN108129672B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006098756A2 (en) * | 2004-08-16 | 2006-09-21 | The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Synthetic control of metal oxide nanocrystal sizes and shapes |
CN104475158A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-04-01 | 长春工业大学 | 一种金属纳米粒子和微孔配位聚合物的复合材料及制法 |
CN106040181A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-10-26 | 蚌埠学院 | 一种金属有机骨架材料NH2‑MIL‑53(Al)、制备方法及应用 |
CN107189074A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-09-22 | 西安电子科技大学 | 基于脂质体膜的金属有机骨架材料的表面功能化修饰方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108129672A (zh) | 2018-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108129672B (zh) | 一种聚合物改变MIL-53-Fe形貌的微波合成方法 | |
Yang et al. | Shape and size control and gas adsorption of Ni (II)-doped MOF-5 nano/microcrystals | |
CN101792164B (zh) | 一种真空冷冻干燥制备纳米氧化铝的方法 | |
Chen et al. | Solvothermal synthesis of porous hydrangea-like zeolitic imidazole framework-8 (ZIF-8) crystals | |
CN105664843B (zh) | 利用红色凹凸棒石黏土制备微纳杂化介孔吸附微球的方法 | |
CN107722046A (zh) | 一种利用表面活性剂调控zif‑8晶体形貌的方法 | |
Zhang et al. | Construction of silver tungstate multilevel sphere clusters by controlling the energy distribution on the crystal surface | |
CN109264787B (zh) | 一种ZnFe2O4立方块体结构的制备方法及所得产品 | |
Ni et al. | Hydrothermal synthesis and photoluminescence properties of SrCO3 | |
CN107557908B (zh) | 一种珠链状CuMn2O4/ZnO复合纤维的制备方法及所得产品 | |
CN109319826B (zh) | 一种具有核壳结构的In2O3十二面体的合成方法 | |
Pudukudy et al. | Facile synthesis of mesoporous α-Mn2O3 microspheres via morphology conserved thermal decomposition of MnCO3 microspheres | |
CN109336161B (zh) | 一种CeO2纳米管的制备方法、CeO2纳米管及应用 | |
CN107010650A (zh) | 一种纳米活性碳酸钙的制备方法 | |
CN105217675A (zh) | 以β-半水石膏重结晶制取α-半水石膏的方法 | |
CN105217983A (zh) | 一种半干法制取高强α-半水石膏的方法 | |
CN105329948A (zh) | 一种新型γ-MnOOH网状结构的制备方法 | |
CN102502821A (zh) | 一种制备球状或空心球状BiVO4的混合有机溶剂热法 | |
CN107556329B (zh) | 一种多孔金属有机框架材料及其制备方法 | |
CN104971703A (zh) | 一种聚吡咯包覆磁性还原石墨烯纳米材料的制备方法 | |
CN107298444A (zh) | 一种以松香基双子表面活性剂为模板的介孔二氧化硅材料的制备及其性能 | |
CN106268928B (zh) | 一种有序大孔-介孔-微孔多级孔催化剂的合成方法 | |
CN100579911C (zh) | 一种低温合成二氧化钛纳米粉体的方法 | |
CN102755880B (zh) | 一种溶胶-凝胶法制备高纯硅胶色谱柱填料的方法 | |
CN101774603B (zh) | 一种介孔硼酸镁微球的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |