CN109467493A - 金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的制备方法 - Google Patents
金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109467493A CN109467493A CN201811365411.5A CN201811365411A CN109467493A CN 109467493 A CN109467493 A CN 109467493A CN 201811365411 A CN201811365411 A CN 201811365411A CN 109467493 A CN109467493 A CN 109467493A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal
- deionized water
- nano
- organic framework
- mof
- 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.)
- Granted
Links
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 239000003446 ligand Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N dopamine Chemical compound NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 31
- 229960003638 dopamine Drugs 0.000 claims description 24
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 10
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 8
- 238000009777 vacuum freeze-drying Methods 0.000 claims description 8
- CLCPDSJUXHDRGX-UHFFFAOYSA-N 6-(1,3-dihydroxyisobutyl)thymine Chemical compound CC1=C(CC(CO)CO)NC(=O)NC1=O CLCPDSJUXHDRGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 12
- 239000012917 MOF crystal Substances 0.000 abstract description 10
- 238000002715 modification method Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 61
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 58
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 55
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 47
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 16
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 13
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229920001690 polydopamine Polymers 0.000 description 9
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 8
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 6
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 6
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 6
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 6
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- -1 hexadecane ketone Chemical class 0.000 description 2
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 2
- TUNFSRHWOTWDNC-UHFFFAOYSA-N tetradecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCC(O)=O TUNFSRHWOTWDNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- DCAYPVUWAIABOU-UHFFFAOYSA-N alpha-n-hexadecene Natural products CCCCCCCCCCCCCCCC DCAYPVUWAIABOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002977 biomimetic material Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B33/00—Compositions containing particulate metal, alloy, boron, silicon, selenium or tellurium with at least one oxygen supplying material which is either a metal oxide or a salt, organic or inorganic, capable of yielding a metal oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B23/00—Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
- C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的制备方法，用于解决现有材料改性方法实用性差的技术问题。技术方案是首先对纳米铝粉进行包覆，其次制备含能MOF配体，再对过渡金属离子进行配位，然后原位生长含能MOF晶体，最后采用去离子水对产物进行洗涤，然后过滤、冷冻干燥后收集。由于在纳米铝粉的表面原位生长了含能MOF，金属有机框架材料改性后的纳米金属颗粒放热量大幅提高至4000J g‑1以上，方法简单、高效，并且利用体系的多级放热能力来提升能量性能以及选用不同的含能MOF实现点火能力和放热速率的调节，实用性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料改性方法，特别涉及一种金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的制备方法。
背景技术
铝粉由于密度高，耗氧量低，有较高的燃烧焓，在固体推进剂中可有效提高比冲，并且其原材料丰富，成本较低，因此可广泛作为能量添加材料应用。随着纳米技术的发展，纳米铝粉开始在推进剂铝中应用，其在提高推进剂的能量性能以及燃烧效率上展现出巨大的优势。当采用纳米铝粉替代传统的微米铝粉应用于推进剂时，能够大幅提高推进剂的燃烧速率以及比冲。但是，纳米铝粉的应用同样也面临着中以下的一些问题：1)纳米铝粉具有高的比表面积，在空气中极易被氧化，导致活性铝含量减少，降低含铝推进剂的比冲；2)纳米铝粉具有高的表面能，容易形成团聚，对于推进剂药浆的浇铸工艺有不利影响。解决以上问题是实现纳米铝粉工业化应用的前提。
对纳米铝粉进行包覆可以有效解决其在空气中被氧化的问题。近年来，国内外研究人员采用了多种材料来包覆纳米铝粉，主要包括油酸、十六烷酮、二十酯硬脂胺以及叔十六硫醇等(姚二岗，赵凤起，高红旭，等.油酸包覆纳米铝粉/黑索今复合体系的热行为及非等温分解反应动力学[J].物理化学学报，2012,28(4):781～786；姚二岗，赵凤起，郝海霞，等.全氟十四烷酸包覆纳米铝粉的制备及点火燃烧性能[J].火炸药学报，2012，35(6):70～75；吕英迪，郑晓东，陈志强，等.CVD法制备碳/高活性铝复合材料[J].火炸药学报，2012，35(6):104～106.)。但是这些材料在阻止铝粉进一步氧化的同时，也会降低体系的能量性能和纳米铝粉的点火能力，对燃烧性能起到消极作用。因此，在对纳米铝粉进行包覆的同时，应该寻求能量性能的提高以及对点火能力的调节。
多巴胺是一种极具吸引力的仿生材料，利用其与纳米铝颗粒的强相互作用，可以在颗粒表面形成致密的聚多巴胺层。相较于传统的包覆材料，聚多巴胺包覆层的优势在于：1)聚多巴胺层含有大量的官能团，可以对其进行进一步的改性(He W,Liu P J,Gong F,etal.Tuning the Reactivity of Metastable Intermixed Composite n-Al/PTFE byPolydopamine Interfacial Control[J].Acs Applied Materials&Interfaces,2018.)；2)聚多巴胺层能够在高温溶剂中对活性金属有效保护。利用这些特点，可以在对纳米铝粉的性能进行进一步调节，达到提高能量性能以及改善点火能力的目的。但是，采用多巴胺对纳米铝粉进行改性降低了铝粉的活性铝含量，对铝粉的能量性能有消极作用。
发明内容
为了克服现有材料改性方法实用性差的不足，本发明提供一种金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的制备方法。该方法首先对纳米铝粉进行包覆，其次制备含能MOF配体，再对过渡金属离子进行配位，然后原位生长含能MOF晶体，最后采用去离子水对产物进行洗涤，然后过滤、冷冻干燥后收集。由于在纳米铝粉的表面原位生长了含能MOF，金属有机框架材料改性后的纳米金属颗粒放热量大幅提高至4000J g-1以上，方法简单、高效，并且利用体系的多级放热能力来提升能量性能以及选用不同的含能MOF实现点火能力和放热速率的调节，实用性好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的制备方法，其特点是包括以下步骤：
步骤一、将质量比是1:1.3的Tri缓冲剂和多巴胺加入到去离子水中，搅拌后加入纳米铝粉，纳米铝粉与多巴胺的质量比是10:1，快速搅拌10小时后过滤，真空冷冻干燥，得到多巴胺包覆的纳米铝粉；
步骤二、将摩尔比是1:1的硝酸铜和含能MOF配体溶于去离子水中，搅拌0.5小时，过滤并用去离子水清洗3次，得到含能MOF配体；
步骤三、将质量比是3:1的硝酸铜与多巴胺包覆的纳米铝粉在去离子水中搅拌2小时，过滤；
步骤四、将多巴胺包覆的纳米铝粉和含能MOF配体，加入到甲醇和N，N-二甲基乙酰胺的混合溶剂中，体积比为5:1，磁力搅拌0.5小时后倒入水热反应釜。将反应釜置入烘箱，设置反应温度100～160℃，加热4～48小时后过夜冷却。
步骤五、采用去离子水对步骤四得到的产物进行洗涤，然后过滤，冷冻干燥，得到金属有机框架材料改性纳米金属颗粒。
所述含能MOF配体是H2BT、DHBT或者atrz的任一种。
本发明的有益效果是：该方法首先对纳米铝粉进行包覆，其次制备含能MOF配体，再对过渡金属离子进行配位，然后原位生长含能MOF晶体，最后采用去离子水对产物进行洗涤，然后过滤、冷冻干燥后收集。由于在纳米铝粉的表面原位生长了含能MOF，金属有机框架材料改性后的纳米金属颗粒放热量大幅提高至4000J g-1以上，方法简单、高效，并且利用体系的多级放热能力来提升能量性能以及选用不同的含能MOF实现点火能力和放热速率的调节，实用性好。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒热分析曲线图。
图2是本发明实施例2制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒热分析曲线图。
图3是本发明实施例3制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒热分析曲线图。
图4是本发明实施例4制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒热分析曲线图。
图5是本发明实施例5制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒热分析曲线图。
图6是本发明实施例6制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒热分析曲线图。
图7是本发明实施例制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的扫描电子显微镜照片。
图8是本发明实施例1制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的EDS元素分析图。
图9(a)是金属有机框架材料改性纳米金属颗粒(n-Al@PDA)的XPS元素分析图。
图9(b)是本发明实施例1制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒(n-Al@PDA@H2BT(Cu))的XPS元素分析图。
图9(c)是本发明实施例2制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒(n-Al@PDA@DHBT(Cu))的XPS元素分析图。
图9(d)是本发明实施例5制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒(n-Al@PDA@atrz(Cu))的XPS元素分析图。
具体实施方式
以下实施例参照图1-9。
实施例1：
步骤一、纳米铝粉的包覆：量取去离子水400ml加入到三口烧瓶，称取0.54gTri缓冲剂以及0.72g多巴胺加入到去离子水中，搅拌至颜色变为微黄。加入7.2g纳米铝粉，快速搅拌10小时后过滤、真空冷冻干燥；
步骤二、含能MOF配体制备：称取483mg硝酸铜以及148mg H2BT溶于100ml去离子水中，搅拌30分钟，过滤并用去离子水清洗3次。
步骤三、过渡金属离子的配位：将150mg硝酸铜与50mg多巴胺包覆的纳米铝粉在100ml去离子水中搅拌2小时，过滤。
步骤四、水热法纳米铝粉表明原位生长含能MOF晶体：取用上述步骤中制备的固定了过渡金属离子的纳米铝颗粒以及含能MOF配体，加入到50ml甲醇和N，N-二甲基乙酰胺的混合溶剂中(体积比5：1)，磁力搅拌30分钟后倒入水热反应釜。将反应釜置入烘箱，反应温度为100摄氏度，加热48小时后过夜冷却。
步骤五、产物的收集：采用去离子水对产物进行洗涤，然后过滤、在冷冻干燥机中进行产物收集(收集方法也可以采用离心、冷冻干燥)。
从图7可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒表面生长有含能MOF晶体，含能MOF呈片层结构。
从图8可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米铝粉颗粒表面含有Cu及N元素，证明在纳米铝表面均匀生长了含能MOF。
从图9(b)可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米铝粉颗粒颗粒表面含有C，N，O，Al，Cu元素，证明在纳米铝表面成功的生长了含能MOF。
从图1可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米铝粉颗粒实现了多级放热(3个放热峰)，热分解温度分别为274、486、736℃；总放热量达到4327J g-1。
实施例2：
步骤一、纳米铝粉的包覆：量取去离子水400ml加入到三口烧瓶，称取0.54gTri缓冲剂以及0.72g多巴胺加入到去离子水中，搅拌至颜色变为微黄。加入7.2g纳米铝粉，快速搅拌10小时后过滤、真空冷冻干燥；
步骤二、含能MOF配体制备：称取483mg硝酸铜以及178mg DHBT溶于100ml去离子水中，搅拌30分钟，过滤并用去离子水清洗3次。
步骤三、过渡金属离子的固定：将150mg硝酸铜与50mg多巴胺包覆的纳米铝粉在100ml去离子水中搅拌2小时，过滤。
步骤四、水热法原位生长含能MOF：取用上述步骤中制备的固定了过渡金属离子的纳米铝颗粒以及含能MOF配体，加入到50ml甲醇和N，N-二甲基乙酰胺的混合溶剂中(体积比5：1)，磁力搅拌30分钟后倒入水热反应釜。将反应釜置入烘箱，反应温度为110摄氏度，加热45小时后过夜冷却。
步骤五、产物的收集：采用去离子水对产物进行洗涤，然后过滤、在冷冻干燥机中进行产物收集(收集方法也可以采用离心、冷冻干燥)。
从图7可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒表面生长有含能MOF晶体，含能MOF呈线状结构。
从图9(c)可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒表面含有C，N，O，Al，Cu元素，证明在纳米铝表面成功的生长了含能MOF。
从图2可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒实现了多级放热(3个放热峰)，热分解温度分别为186、275、561℃；总放热量达到4364J g-1。
实施例3：
步骤一、纳米铝粉的包覆：量取去离子水400ml加入到三口烧瓶，称取0.54gTri缓冲剂以及0.72g多巴胺加入到去离子水中，搅拌至颜色变为微黄。加入7.2g纳米铝粉，快速搅拌10小时后过滤、真空冷冻干燥；
步骤二、含能MOF配体制备：称取483mg硝酸铜以及178mg DHBT溶于100ml去离子水中，搅拌30分钟，过滤并用去离子水清洗3次。
步骤三、过渡金属离子的固定：将150mg硝酸铜与150mg多巴胺包覆的纳米铝粉在100ml去离子水中搅拌2小时，过滤。
步骤四、水热法原位生长含能MOF：取用上述步骤中制备的固定了过渡金属离子的纳米铝颗粒以及含能MOF配体，加入到50ml甲醇和N，N-二甲基乙酰胺的混合溶剂中(体积比5：1)，磁力搅拌30分钟后置入水热反应釜。将反应釜置入烘箱，设置温度为160摄氏度，加热时间4小时后过夜冷却。
步骤五、产物的收集：采用去离子水对产物进行洗涤，然后过滤、在冷冻干燥机中进行产物收集(收集方法也可以采用离心、冷冻干燥)。
从图7可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒表面生长有含能MOF晶体，含能MOF呈针状结构。
从图3可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒实现了多级放热(2个放热峰)，热分解温度分别为213、578℃；总放热量达到3751J g-1。
实施例4：
步骤一、纳米铝粉的包覆：量取去离子水400ml加入到三口烧瓶，称取0.54gTri缓冲剂以及0.72g多巴胺加入到去离子水中，搅拌至颜色变为微黄。加入7.2g纳米铝粉，快速搅拌10小时后过滤、真空冷冻干燥；
步骤二、含能MOF配体制备：称取483mg硝酸铜以及178mg DHBT溶于100ml去离子水中，搅拌30分钟，过滤并用去离子水清洗3次。
步骤三、过渡金属离子的固定：将150mg硝酸铜与150mg多巴胺包覆的纳米铝粉在100ml去离子水中搅拌2小时，过滤。
步骤四、水热法原位生长含能MOF：取用上述步骤中制备的固定了过渡金属离子的纳米铝颗粒以及含能MOF配体，加入到60ml乙醇和N，N-二甲基乙酰胺的混合溶剂中(体积比5：1)，磁力搅拌30分钟后置入水热反应釜。将反应釜置入烘箱，设置温度为140摄氏度，加热时间12小时后过夜冷却。
步骤五、产物的收集：采用去离子水对产物进行洗涤，然后过滤、在冷冻干燥机中进行产物收集(收集方法也可以采用离心、冷冻干燥)。
从图7可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒表面生长有含能MOF晶体，含能MOF对纳米铝颗粒均匀包覆，并且出现团聚现象。
从图4可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒实现了多级放热(3个放热峰)，热分解温度分别为208、498、621℃；总放热量达到3881J g-1。
实施例5：
步骤一、纳米铝粉的包覆：量取去离子水400ml加入到三口烧瓶，称取0.54gTri缓冲剂以及0.72g多巴胺加入到去离子水中，搅拌至颜色变为微黄。加入7.2g纳米铝粉，快速搅拌10小时后过滤、真空冷冻干燥；
步骤二、含能MOF配体制备：称取483mg硝酸铜以及160mg atrz溶于20ml去离子水中，加热至80℃搅拌30分钟。
步骤三、过渡金属离子的固定：将150mg硝酸铜与400mg多巴胺包覆的纳米铝粉在100ml去离子水中搅拌2小时，过滤。
步骤四、水热法原位生长含能MOF：取用上述步骤中制备的固定了过渡金属离子的纳米铝颗粒以及含能MOF配体，加入到60ml乙醇和N，N-二甲基乙酰胺的混合溶剂中(体积比5：1)，磁力搅拌30分钟后倒入水热反应釜。将反应釜置入烘箱，反应温度为120摄氏度，加热38小时后过夜冷却。
步骤五、产物的收集：采用去离子水对产物进行洗涤，然后过滤、在冷冻干燥机中进行产物收集(收集方法也可以采用离心、冷冻干燥)。
从图7可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒表面生长有含能MOF晶体，含能MOF均匀包覆在颗粒表面，且表面光滑。
从图9(d)可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒表面含有C，N，O，Al，Cu元素，证明在纳米铝表面成功的生长了含能MOF。
从图5可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒实现了多级放热(3个放热峰)，热分解温度分别为273、417、761℃；总放热量达到4015J g-1。
实施例6：
步骤一、纳米铝粉的包覆：量取去离子水400ml加入到三口烧瓶，称取0.54gTri缓冲剂以及0.72g多巴胺加入到去离子水中，搅拌至颜色变为微黄。加入7.2g纳米铝粉，快速搅拌10小时后过滤、真空冷冻干燥；
步骤二、含能MOF配体制备：称取483mg硝酸铜以及178mg DHBT溶于100ml去离子水中，搅拌30分钟，过滤并用去离子水清洗3次。
步骤三、过渡金属离子的固定：将150mg硝酸铜与30mg多巴胺包覆的纳米铝粉在100ml去离子水中搅拌2小时，过滤。
步骤四、水热法原位生长含能MOF：取用上述步骤中制备的固定了过渡金属离子的纳米铝颗粒以及含能MOF配体，加入到60ml乙醇和N，N-二甲基乙酰胺的混合溶剂中(体积比5：1)，磁力搅拌30分钟后置入水热反应釜。将反应釜置入烘箱，设置温度为130摄氏度，加热时间30小时后过夜冷却。
步骤五、产物的收集：采用去离子水对产物进行洗涤，然后过滤、在冷冻干燥机中进行产物收集(收集方法也可以采用离心、冷冻干燥)。
从图7可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒表面生长有含能MOF晶体，含能MOF呈褶皱状，并对纳米铝颗粒均匀包覆。
从图6可以看出，本实施例制备的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒实现了多级放热(3个放热峰)，热分解温度分别为313、480、701℃；总放热量达到4351J g-1。
Claims (2)
1.一种金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、将质量比是1:1.3的Tri缓冲剂和多巴胺加入到去离子水中，搅拌后加入纳米铝粉，纳米铝粉与多巴胺的质量比是10:1，快速搅拌10小时后过滤，真空冷冻干燥，得到多巴胺包覆的纳米铝粉；
步骤二、将摩尔比是1:1的硝酸铜和含能MOF配体溶于去离子水中，搅拌0.5小时，过滤并用去离子水清洗3次，得到含能MOF配体；
步骤三、将质量比是3:1的硝酸铜与多巴胺包覆的纳米铝粉在去离子水中搅拌2小时，过滤；
步骤四、将多巴胺包覆的纳米铝粉和含能MOF配体，加入到甲醇和N，N-二甲基乙酰胺的混合溶剂中，体积比为5:1，磁力搅拌0.5小时后倒入水热反应釜；将反应釜置入烘箱，设置反应温度100～160℃，加热4～48小时后过夜冷却；
步骤五、采用去离子水对步骤四得到的产物进行洗涤，然后过滤，冷冻干燥，得到金属有机框架材料改性纳米金属颗粒。
2.根据权利要求1所述的金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的制备方法，其特征在于：所述含能MOF配体是H2BT、DHBT或者atrz的任一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811365411.5A CN109467493B (zh) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811365411.5A CN109467493B (zh) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109467493A true CN109467493A (zh) | 2019-03-15 |
| CN109467493B CN109467493B (zh) | 2020-10-27 |
Family
ID=65673882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811365411.5A Active CN109467493B (zh) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109467493B (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110643927A (zh) * | 2019-04-02 | 2020-01-03 | 辛钧意 | 含纳米粒子梯度耐磨涂层的制备方法 |
| CN111518421A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-11 | 安徽大学 | 一种随角异色的彩色铝颜料及其制备方法 |
| CN111978741A (zh) * | 2019-05-24 | 2020-11-24 | 香港城市大学深圳研究院 | 基于含能配位聚合物和纳米铝粉的含能材料及其制备方法 |
| CN112592482A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-04-02 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 制备[Ba(BTO)(H2O)]n的钡基含能金属有机框架的百克量级溶液结晶方法 |
| CN112940273A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-11 | 西安近代化学研究所 | 一种石墨烯基含能MOFs及其制备方法 |
| CN112939707A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-11 | 西安近代化学研究所 | 一种铝基含能MOFs及其制备方法 |
| CN113402349A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-09-17 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种近红外激光点火含能材料及其制备方法 |
| CN113501740A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-15 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种表面氟化改性的纳米铝粉制备方法 |
| CN114230427A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-25 | 天津大学 | 复合燃料、其制备方法及含有其的推进剂 |
| CN116986958A (zh) * | 2023-07-27 | 2023-11-03 | 北京理工大学 | 含能型3d金属有机框架材料及其制备方法与应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104415670A (zh) * | 2013-08-23 | 2015-03-18 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种金属有机框架膜及其制备方法和应用 |
| CN105478074A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-04-13 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种重金属离子去除剂的制备方法及应用 |
| CN105562116A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-05-11 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种负载的金属催化剂的制备方法 |
| CN107315042A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-11-03 | 扬州大学 | 锌金属有机骨架纳米材料及其应用 |
| US20180164244A1 (en) * | 2015-05-15 | 2018-06-14 | Panasonic Corporation | Chemical sensor |
-
2018
- 2018-11-16 CN CN201811365411.5A patent/CN109467493B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104415670A (zh) * | 2013-08-23 | 2015-03-18 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种金属有机框架膜及其制备方法和应用 |
| US20180164244A1 (en) * | 2015-05-15 | 2018-06-14 | Panasonic Corporation | Chemical sensor |
| CN105478074A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-04-13 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种重金属离子去除剂的制备方法及应用 |
| CN105562116A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-05-11 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种负载的金属催化剂的制备方法 |
| CN107315042A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-11-03 | 扬州大学 | 锌金属有机骨架纳米材料及其应用 |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110643927A (zh) * | 2019-04-02 | 2020-01-03 | 辛钧意 | 含纳米粒子梯度耐磨涂层的制备方法 |
| CN111978741A (zh) * | 2019-05-24 | 2020-11-24 | 香港城市大学深圳研究院 | 基于含能配位聚合物和纳米铝粉的含能材料及其制备方法 |
| CN111978741B (zh) * | 2019-05-24 | 2022-03-22 | 香港城市大学深圳研究院 | 基于含能配位聚合物和纳米铝粉的含能材料及其制备方法 |
| CN111518421B (zh) * | 2020-05-28 | 2021-08-31 | 安徽大学 | 一种随角异色的彩色铝颜料及其制备方法 |
| CN111518421A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-11 | 安徽大学 | 一种随角异色的彩色铝颜料及其制备方法 |
| CN112592482A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-04-02 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 制备[Ba(BTO)(H2O)]n的钡基含能金属有机框架的百克量级溶液结晶方法 |
| CN112940273B (zh) * | 2021-02-05 | 2022-05-24 | 西安近代化学研究所 | 一种石墨烯基含能MOFs及其制备方法 |
| CN112939707A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-11 | 西安近代化学研究所 | 一种铝基含能MOFs及其制备方法 |
| CN112939707B (zh) * | 2021-02-05 | 2022-03-29 | 西安近代化学研究所 | 一种铝基含能MOFs及其制备方法 |
| CN112940273A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-11 | 西安近代化学研究所 | 一种石墨烯基含能MOFs及其制备方法 |
| CN113501740A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-15 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种表面氟化改性的纳米铝粉制备方法 |
| CN113501740B (zh) * | 2021-07-08 | 2022-06-17 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种表面氟化改性的纳米铝粉制备方法 |
| CN113402349A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-09-17 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种近红外激光点火含能材料及其制备方法 |
| CN113402349B (zh) * | 2021-07-26 | 2022-06-03 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种近红外激光点火含能材料及其制备方法 |
| CN114230427A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-25 | 天津大学 | 复合燃料、其制备方法及含有其的推进剂 |
| CN114230427B (zh) * | 2021-12-06 | 2022-10-04 | 天津大学 | 复合燃料、其制备方法及含有其的推进剂 |
| CN116986958A (zh) * | 2023-07-27 | 2023-11-03 | 北京理工大学 | 含能型3d金属有机框架材料及其制备方法与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109467493B (zh) | 2020-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109467493A (zh) | 金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的制备方法 | |
| CN104475126B (zh) | 燃料电池用碳载核壳型铂钴‑铂催化剂及其制备方法 | |
| CN106564875B (zh) | 一种单分散钴氮共掺杂中空碳纳米颗粒的制备方法 | |
| CN105349846A (zh) | 石墨烯/铝复合材料的制备方法 | |
| CN111013659A (zh) | 石墨烯掺杂钴基金属有机框架复合材料、其制法及应用 | |
| CN111085236B (zh) | 碳布负载硼掺杂石墨相氮化碳柔性可回收光催化膜的制备方法 | |
| CN106674290A (zh) | 一种单分散钴镍复合的mof‑74的制备方法 | |
| CN107824785A (zh) | 一种低激光反射率粉末颗粒及制备方法 | |
| CN110117732A (zh) | 一种在空心微珠表面包覆MgO保护层的方法 | |
| CN108706568A (zh) | 一种氮掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法及制备的材料 | |
| CN109671937B (zh) | 一种过渡型金属氧化物/石墨烯复合材料的原位合成方法 | |
| CN115440954A (zh) | 一种硅碳多孔负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN108707237A (zh) | 一种制备空心金属有机框架的通用方法 | |
| CN105800587A (zh) | 一种多孔炭负载纳米材料的制备方法 | |
| CN111661829B (zh) | 一种碳包覆钨掺杂的金属磷化物及其制备方法 | |
| CN105271142A (zh) | 一种不规则棒状g-C3N4材料及其制备方法和应用 | |
| CN110124615B (zh) | 一种用于气体吸附的多孔碳基吸附剂及其制备方法 | |
| CN105858673B (zh) | 一种采用两步法合成Yb2Si2O7粉体的方法 | |
| CN110391411B (zh) | 一种镍钴硫化物/碳复合材料及其制备方法与储能应用 | |
| CN111774579B (zh) | 一种Al/Ni复合粒子及其制备方法 | |
| CN111634950A (zh) | 一种钙钛矿型高发射率球形团聚粉体的制备方法 | |
| CN107445627B (zh) | 一种酚醛树脂和二氧化锰双层覆膜陶瓷粉末的制备方法 | |
| CN104959627A (zh) | 用作润滑油添加剂的纳米铜粉及其制备方法 | |
| CN116272996A (zh) | 一种核壳结构的3dom复合材料及其制备方法 | |
| CN109735305A (zh) | 一种基于陶瓷抛光砖废料制备复合相变材料的方法 |
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 |