CN110003491A - 一种hcp UiO-66金属有机骨架材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种hcp UiO‑66金属有机骨架材料及其制备方法，包括将PET、锆盐和有机溶剂的质量比为0.3～0.8：1：30～60的混合物置于反应釜中进行反应。本发明以PET为原料制备hcp UiO‑66金属有机骨架材料，在降低PET或PET制品废料对环境的污染的同时，扩大了其回收利用的应用领域；并且通过该法制备的hcp UiO‑66金属有机骨架材料具有良好的结晶性和较高比表面积。

Description

一种hcp UiO-66金属有机骨架材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属有机骨架材料领域，具体涉及一种hcp UiO-66金属有机骨架材料及其制备方法。
背景技术
金属有机框架材料是由金属离子或金属氧原子簇与芳香酸或含氮、氧的有机碱等配体通过配位键自组装而成的多孔晶态固体。hcp UiO-66是Zr12簇与对苯二甲酸通过配位键桥接形成的一种金属有机骨架材料。因其独特的稳定性、孔结构可调等特点备受关注，是一种在吸附、催化等领域很有应用前景的多孔材料。目前合成hcp UiO-66主要通过将锆的金属盐和对苯二甲酸置于水中进行回流反应制得，但得到的产物结晶性较差，且比表面积较低。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种常见的树脂材料，由于具有良好的韧性、耐酸碱性、耐水、耐油以及透气量小，密度小等特点，常被用作水、饮料、食用油等的包装容器，也在服装、电子、机械、汽车等行业被广泛应用。但同时，在聚对苯二甲酸乙二酯产品的加工过程中或聚对苯二甲酸乙二酯产品被废弃后产生的固体废料，会对环境造成严重影响。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种以PET为原料的hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法以及由该制备方法获得的hcp UiO-66金属有机骨架材料。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法，包括将PET、锆盐和有机溶剂的质量比为0.3～0.8：1：30～60的混合物置于反应釜中进行反应。
进一步地，所述PET选自PET原料、PET制品或PET制品加工过程中产生的固体废料。
进一步地，所述锆盐选自锆的卤化盐中的一种或几种。
进一步地，所述有机溶剂为丙酮和有机羧酸的混合溶液。
进一步地，所述有机羧酸为甲酸。
进一步地，所述丙酮与甲酸的体积比为0.3～1：1。
进一步地，所述反应在150～180℃下进行，反应时间为20-72小时。
进一步地，所述反应釜为高压反应釜。
进一步地，反应结束后还包括纯化处理，所述纯化处理包括过滤、洗涤、干燥或煅烧中的一步或几步。
本发明还涉及一种由上述方法制得的hcp UiO-66金属有机骨架材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明以PET为原料制备hcp UiO-66金属有机骨架材料，在降低PET或PET制品废料对环境的污染的同时，扩大了其回收利用的应用领域；并且通过该法制备的hcp UiO-66金属有机骨架材料具有良好的结晶性和较高比表面积。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的hcp UiO-66金属有机骨架材料的X射线衍射谱图；
图2为本发明实施例1制得的hcp UiO-66金属有机骨架材料的扫描电子显微镜照片；
图3为本发明实施例2制得的hcp UiO-66金属有机骨架材料的X射线衍射谱图；
图4为本发明实施例2制得的hcp UiO-66金属有机骨架材料的扫描电子显微镜照片；
图5为本发明实施例3制得的hcp UiO-66金属有机骨架材料的X射线衍射谱图；
图6为本发明实施例3制得的hcp UiO-66金属有机骨架材料的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例涉及一种hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法，包括将PET、锆盐和有机溶剂的质量比为0.3～0.8：1：30～60的混合物置于反应釜中进行反应。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施方式中，所述PET选自PET原料、PET制品或PET制品加工过程中产生的固体废料。优选的，在反应之前还包括将PET制品或PET制品加工过程中产生的固体废料细化至粒度为2厘米以下。本实施例采用PET制品或PET制品加工过程中产生的固体废料为原料制备hcp UiO-66金属有机骨架材料，在降低PET制品废料对环境的污染的同时，扩大了其回收利用的应用领域。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施方式中，所述锆盐选自锆的卤化盐中的一种或几种。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施方式中，所述有机溶剂为丙酮和有机羧酸的混合溶液。以丙酮和有机羧酸的混合溶液作为有机溶剂可很好的溶解金属盐。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施方式中，所述有机羧酸为甲酸。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施方式中，所述丙酮与甲酸的体积比为0.3～1：1。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施方式中，所述反应在150～180℃下进行，反应时间为20-72小时。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施方式中，所述反应釜为高压反应釜。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施方式中，反应结束后还包括纯化处理，所述纯化处理包括过滤、洗涤、干燥或煅烧中的一步或几步。
本实施例还涉及一种由上述方法制得的hcp UiO-66金属有机骨架材料。
下列实施例将进一步说明本发明：
实施例1
一种hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法，包括如下步骤：
将PET废料(使用过后的矿泉水包装PET瓶)破碎至粒度在2厘米以下，取75毫克，并与105毫克氯化锆混合并置于3毫升丙酮与3毫升甲酸的混合溶剂中，搅拌，混合均匀，得混合物；
将上述所得混合物置于高压反应釜中，在160℃下加热处理24小时，所得产物经过滤、洗涤和干燥处理后，即得到hcp UiO-66金属有机骨架材料。其X射线衍射谱如图1所示,可见产物的X射线衍射峰尖锐，具有良好的结晶性。其扫描电子显微镜照片如图2所示，可见产物具有明显的六棱柱形状，结晶性良好。经350℃煅烧处理后，测得其BET比表面积为1145m2/g。
实施例2
一种hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法，包括如下步骤：
将PET废料(使用过后的矿泉水包装PET瓶)破碎至粒度在2厘米以下，取75毫克，并与105毫克氯化锆混合并置于3毫升丙酮与3毫升甲酸的混合溶剂中，搅拌，混合均匀，得混合物；
将上述所得混合物置于高压反应釜中，在160℃下加热处理30小时，所得产物经过滤、洗涤和干燥处理后，即得到hcp UiO-66金属有机骨架材料。其X射线衍射谱如图3所示，可见产物的X射线衍射峰尖锐，具有良好的结晶性。其扫描电子显微镜照片如图4所示，可见产物具有明显的六棱柱形状，结晶性良好。经300℃煅烧处理后，测得其BET比表面积为1005m2/g。
实施例3
一种hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法，包括如下步骤：
将PET废料(使用过后的矿泉水包装PET瓶)破碎至粒度在2厘米以下，取75毫克，并与105毫克氯化锆混合并置于3毫升丙酮与3毫升甲酸的混合溶剂中，搅拌，混合均匀，得混合物；
将上述所得混合物置于高压反应釜中，在160℃下加热处理36小时，所得产物经过滤、洗涤和干燥处理后，即得到hcp UiO-66金属有机骨架材料。其X射线衍射谱如图5所示，可见产物的X射线衍射峰尖锐，具有良好的结晶性。其扫描电子显微镜照片如图6所示，可见产物具有明显的六棱柱形状，结晶性良好。经320℃煅烧处理后，测得其BET比表面积为1040m2/g。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，只是用于对本发明进行详细的说明，而其中具体物质的质量或体积的选取也只是为了方便试验，而非用于限定本发明的范围，本领域技术人员根据本申请所涉及的质量或体积比选取的量都属于本申请保护的范围。且本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，包括将PET、锆盐和有机溶剂的质量比为0.3～0.8：1：30～60的混合物置于反应釜中进行反应。
2.根据权利要求1所述的hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述PET选自PET原料、PET制品或PET制品加工过程中产生的固体废料。
3.根据权利要求1所述的hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述锆盐选自锆的卤化盐中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮和有机羧酸的混合溶液。
5.根据权利要求4所述的hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述有机羧酸为甲酸。
6.根据权利要求5所述的hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述丙酮与甲酸的体积比为0.3～1：1。
7.根据权利要求1所述的hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述反应在150～180℃下进行，反应时间为20-72小时。
8.根据权利要求1所述的hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述反应釜为高压反应釜。
9.根据权利要求1所述的hcp UiO-66金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，反应结束后还包括纯化处理，所述纯化处理包括过滤、洗涤、干燥或煅烧中的一步或几步。
10.一种由权利要求1-9任一所述方法制得的hcp UiO-66金属有机骨架材料。
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