CN110078935A - 一种合成金属有机骨架材料dut-52的电化学新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成DUT‑52的新方法,即电化学法。采用处理过的锆丝作为反应的阳极,铝片作为阴极,将一定质量的导电盐四丁基溴化铵和有机配体2,6‑萘二甲酸超声溶解在DMF、乙醇和乙酸的混合溶液中,调节反应条件一段时间后在阳极附近合成出大量的DUT‑52,将所得产物进行洗涤、离心、干燥、研磨后进行材料的表征。与传统的水热合成法相比,本发明制备工艺简单,无需高温高压并且反应时间较短。本发明制备的DUT‑52晶形完美,呈现正八面体结构,与传统水热法合成的一致。
Description
技术领域
本发明属于涉及电化学合成领域,具体涉及一种金属有机框架材料(MOFs)DUT-52的电化学合成方法。
背景技术
金属有机骨架材料(Metal Organic Frameworks,MOFs)因其具有无机-有机杂化特性、微孔性、结构有序性、特殊的光电性和工业上的潜在应用而广受关注。MOFs因其具有独特的物理化学性质已经被广泛应用于传感器、气体吸附与分离、药物缓释、污染物的吸附、催化反应等领域中。MOFs材料的种类非常多,其中以锆作为金属离子,以2,6-萘二甲酸作为有机配体合成的DUT-52材料和其他MOFs材料相比,具有非常好的水热稳定性和化学稳定性,因此在众多领域都具有独特的优势。MOFs材料普遍的合成方法是水热/溶剂热法,但该方法需要在高温高压的条件下反应,并且反应时间较长一般超过24小时,因此寻找一种反应条件温和、反应时间较短的合成方法显得十分有意义。电化学方法合成MOFs首次被提出是在2005年,这种方法由于具有反应时间短、节约资源、没有外加金属盐的干扰并且可连续生产等优势是MOFs材料合成方法中非常有前景的新方法。
发明内容
为了解决MOFs材料合成技术中存在的问题,本发明克服了MOFs传统水热合成法的反应条件苛刻,反应时间长等缺陷,提供了一种反应条件温和、反应时间短的电化学合成金属有机骨架材料DUT-52的新方法。
本发明提供的技术方案如下:
本发明提供了一种电化学法合成金属有机骨架材料DUT-52,步骤如下:
步骤1:准确称取一定量的导电盐四丁基溴化铵和配体2,6-萘二甲酸,将其超声溶解于一定体积比的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇、乙酸的混合溶液中;
步骤2:将混合溶液作为反应溶液,以锆丝作为电化学反应的阳极,铝片作为阴极,调节一定的反应温度和反应电压。一段时间后,结束反应;
步骤3:将步骤2所得的产物在5000~8000r/min的转速下进行离心,倒掉上清液,以去除反应过程中的溶剂。将所得产物用DMF和乙醇进行多次的洗涤离心;步骤4:将步骤3所得产物放在烘箱中,调节温度在50~90℃对产物进行干燥,干燥时间为2-5h,干燥后进行研磨,得到白色固体粉末DUT-52。
所述步骤1中所述四丁基溴化铵的质量为0.2g,所述2,6-萘二甲酸的质量为0.15g。所述DMF:乙醇:乙酸的优选体积比为20:27:3。所述的超声时间为8min。
所述步骤2中所述阳极是经过砂纸打磨的长6cm,直径为0.8mm的锆丝。所述阴极是经过打磨的规格为6cm×1cm×0.5mm的铝片。所述电压优选为6V,所述温度优选为25℃,所述反应时间优选为4h。
所述步骤3中所述离心机的转速优选为8000r/min,所述离心时间为5min。优选的洗涤次数,DMF两次,乙醇两次。
所述步骤4中所述干燥温度优选为70℃。干燥时间优选为3h。
本发明与现有技术相比,具有的优点和有益效果如下:
本发明采用电化学方法制备金属有机骨架材料,克服了传统的水热合成法的高温、高压、高能耗和时间长等缺点,可以低能耗、快速、大量合成DUT-52材料,有望实现DUT-52材料的大规模生产,并且DUT-52材料具有较好的水热稳定性和化学稳定性,在分子检测、气体储存与分离、吸附、催化、传感以及载药等方面均有良好的应用前景。
附图说明
图1电化学法在不同施加电压条件下合成DUT-52的X-射线衍射(XRD)谱图;
图2电化学法在不同溶剂体系条件下合成DUT-52的XRD谱图;
图3电化学法在不同反应温度条件下合成DUT-52的XRD谱图;
图4电化学法合成材料DUT-52的扫描电子显微镜(SEM)图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合附图和具体实施例对一种合成DUT-52的新方法做进一步详细说明。
实施例1
步骤1:准确称取0.2g的导电盐四丁基溴化铵和0.15g的2,6萘二甲酸,将其超声8min溶解于20mL DMF、27mL乙醇和3mL乙酸的混合溶液中。
步骤2:将混合溶液作为反应溶液,以经过砂纸打磨的长6cm,直径为0.8mm的锆丝作为电化学反应的阳极,经过打磨的规格为6cm×1cm×0.5mm的铝片作为阴极,调节反应电压为6V,反应温度为室温,4h后结束反应。
步骤3:将步骤2所得的产物进行离心,倒掉上清液,以去除反应过程中的溶剂。将所得产物用DMF洗涤两次,乙醇洗涤两次。
步骤4:将步骤3所得产物放在烘箱中,调节温度在70℃对产物进行干燥,干燥时间为3h,干燥后进行研磨,得到白色固体粉末DUT-52。
实施例2
本实施例与实施例1不同的是:步骤1中所述混合溶液的体积为20mL DMF和30mL乙醇,其他步骤及参数与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1不同的是:步骤1中所述混合溶液的体积为20mL DMF、25mL乙醇和5mL乙酸,其他步骤及参数与实施例1相同。
实施例4
本实施例与实施例1不同的是:步骤2中所述反应电压为4V,其他步骤及参数与实施例1相同。
实施例5
本实施例与实施例1不同的是:步骤2中所述反应电压为2V,其他步骤及参数与实施例1相同。
实施例6
本实施例与实施例1不同的是:步骤2中所述反应温度为30℃,其他步骤及参数与实施例1相同。
实施例7
本实施例与实施例1不同的是:步骤2中所述反应温度为40℃,其他步骤及参数与实施例1相同。
对试验中所制备材料DUT-52的表征分析
图1是电化学法在不同施加电压条件下合成DUT-52的XRD谱图分析。从图中可以看出,在2~6V的施加电压范围内,合成材料的晶形逐渐与DUT-52的标准谱图相吻合,继续升高电压,反应体系中会产生大量的ZrO2黑色沉淀,因此电化学法合成DUT-52的最佳合成电压为6V。
图2是电化学法在不同溶剂体系条件下合成DUT-52的XRD谱图分析。从图中可以看出,当反应体系中不存在乙酸时,电化学方法无法合成DUT-52材料,当乙酸的加入量为3mL时,合成材料的特征峰与标准特征峰一致,继续增加乙酸含量,材料峰值变低,但仍有特征峰存在。考虑到节省药品降低成本,因此,电化学法合成DUT-52的最佳合成溶剂体系为20mLDMF、27mL乙醇和3mL乙酸。
图3是电化学法在不同反应温度条件下合成DUT-52的XRD谱图分析。从图中可以看出,电化学法在室温条件下就可以合成出DUT-52,并且随着反应温度的升高,合成材料的晶形没有发生改变。
图4是电化学法合成材料DUT-52的SEM图谱分析。从图中可以看出,合成材料DUT-52呈现均匀的正八面体结构,平均粒径为1um。
Claims (5)
1.一种合成DUT-52的电化学新方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
(1)将一定量的导电盐四丁基溴化铵和2,6-萘二甲酸有机配体超声溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇和乙酸的混合溶液中;
(2)将步骤(1)得到的混合溶液作为反应液,采用Zr丝为阳极,铝片为阴极,在温度为室温~ 40 ℃,电压为2~6 V的条件下反应3~6 h,在阳极附近产生大量的白色沉淀;
(3)将步骤(2)所得产物除去上清液后,用DMF和乙醇进行多次的洗涤离心,离心机转速为5000~8000 r/min,以去除溶剂和一些杂质;
(4)将步骤(3)所得产物放在50~90 ℃的烘箱中,干燥2~5 h后研磨,即可得到白色DUT-52固体粉末。
2.根据权利要求1所述的一种合成DUT-52的新方法,其特征在于:所述步骤(1)中所述导电盐四丁基溴化铵的质量为0.2 g,所述有机配体2,6-萘二甲酸的质量为0.15 g,所述有机溶剂的体积比为DMF:乙醇:乙酸=20:27:3,所述超声时间为8 min。
3.根据权利要求1所述的一种合成DUT-52的新方法其特征在于:所述步骤(2)中所述温度为室温,所述电压为6 V,所述反应时间为4 h。
4.根据权利要求1所述的一种合成DUT-52的新方法其特征在于:所述步骤(3)中所述洗涤离心次数为DMF 2次,乙醇2次,所述离心机的转速为8000 r/min。
5.根据权利要求1所述的一种合成DUT-52的新方法其特征在于:所述步骤(4)中所述烘箱的温度为70 ℃,所述干燥时间为3 h。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110760878A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-02-07 | 哈尔滨理工大学 | 一种电化学合成NH2-MIL-88(Fe)的方法 |
CN114735780A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-12 | 昭通学院 | 一种高效选择性吸附水溶液中Cr(VI)离子的高稳定DUT-52材料的应用 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1886536A (zh) * | 2003-11-24 | 2006-12-27 | 巴斯福股份公司 | 结晶多孔金属有机骨架材料的电化学生产方法 |
CN106621834A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-10 | 南京工业大学 | 吸水性金属有机骨架材料‑壳聚糖混合基质膜及制备和应用 |
CN107151331A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-09-12 | 北京化工大学 | 一种电化学方法快速制备结构可控金属有机骨架化合物的方法 |
CN107353411A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-11-17 | 哈尔滨理工大学 | 一种用于荧光检测痕量2,4,6‑三硝基苯酚的irmof‑3的制备方法 |
CN107400243A (zh) * | 2017-08-08 | 2017-11-28 | 长春市梅丰科技有限公司 | 锆基微孔配位聚合物的制备方法 |
CN107987279A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-04 | 湘潭大学 | 利用离子液体双极性电化学合成花瓣状金属有机框架物ZIF-8的Janus微球的方法 |
CN108130574A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-06-08 | 苏州大学 | 一种氧辅助阴极沉积金属有机骨架材料的方法 |
CN108593616A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-09-28 | 哈尔滨理工大学 | 一种荧光检测铁离子的uio-66-nh2的制备方法 |
-
2019
- 2019-05-17 CN CN201910417552.5A patent/CN110078935A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1886536A (zh) * | 2003-11-24 | 2006-12-27 | 巴斯福股份公司 | 结晶多孔金属有机骨架材料的电化学生产方法 |
CN106621834A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-10 | 南京工业大学 | 吸水性金属有机骨架材料‑壳聚糖混合基质膜及制备和应用 |
CN107151331A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-09-12 | 北京化工大学 | 一种电化学方法快速制备结构可控金属有机骨架化合物的方法 |
CN107353411A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-11-17 | 哈尔滨理工大学 | 一种用于荧光检测痕量2,4,6‑三硝基苯酚的irmof‑3的制备方法 |
CN107400243A (zh) * | 2017-08-08 | 2017-11-28 | 长春市梅丰科技有限公司 | 锆基微孔配位聚合物的制备方法 |
CN107987279A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-04 | 湘潭大学 | 利用离子液体双极性电化学合成花瓣状金属有机框架物ZIF-8的Janus微球的方法 |
CN108130574A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-06-08 | 苏州大学 | 一种氧辅助阴极沉积金属有机骨架材料的方法 |
CN108593616A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-09-28 | 哈尔滨理工大学 | 一种荧光检测铁离子的uio-66-nh2的制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
IVO STASSEN,ET AL.: "Electrochemical Film Deposition of the Zirconium Metal−Organic Framework UiO-66 and Application in a Miniaturized Sorbent Trap", 《CHEM. MATER.》 * |
JIN-ZHI WEI 等: "Rapid and Low-Cost Electrochemical Synthesis of UiO-66-NH2 with Enhanced Fluorescence Detection Performance", 《INORGANIC CHEMISTRY》 * |
王茀学 等: "UiO 系列金属-有机骨架的合成方法与应用", 《无机化学学报》 * |
魏金枝 等: "绿色电化学法合成金属有机骨架材料的研究现状", 《材料导报》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110760878A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-02-07 | 哈尔滨理工大学 | 一种电化学合成NH2-MIL-88(Fe)的方法 |
CN114735780A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-12 | 昭通学院 | 一种高效选择性吸附水溶液中Cr(VI)离子的高稳定DUT-52材料的应用 |
CN114735780B (zh) * | 2022-04-07 | 2023-12-19 | 昭通学院 | 一种高效选择性吸附水溶液中Cr(VI)离子的高稳定DUT-52材料的应用 |
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