CN115433365A - 一种mof-5材料及其制备方法 - Google Patents

一种mof-5材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115433365A
CN115433365A CN202211076356.4A CN202211076356A CN115433365A CN 115433365 A CN115433365 A CN 115433365A CN 202211076356 A CN202211076356 A CN 202211076356A CN 115433365 A CN115433365 A CN 115433365A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mof
terephthalic acid
def
reactant
preparation
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.)
Pending
Application number
CN202211076356.4A
Other languages
English (en)
Inventor
黄剑锋
霍雪萌
陈俊生
冯永强
曹丽云
高梦婷
朱文洁
刘婉婉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi University of Science and Technology
Original Assignee
Shaanxi University of Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi University of Science and Technology filed Critical Shaanxi University of Science and Technology
Priority to CN202211076356.4A priority Critical patent/CN115433365A/zh
Publication of CN115433365A publication Critical patent/CN115433365A/zh
Pending legal-status Critical Current

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)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及金属有机框架材料的技术领域，具体公开了一种MOF‑5材料及其制备方法，MOF‑5材料的制备方法包括以下步骤：1)按照(22～24):5的摩尔比取六水合硝酸锌和对苯二甲酸溶解至DEF中，得到对苯二甲酸浓度为0.025～0.05mol/L的混合溶液A；2)按照对苯二甲酸：DBA(4‑十二烷氧基苯甲酸)＝1:(1～2)的摩尔比取DBA(4‑十二烷氧基苯甲酸)加入混合溶液A中，搅拌18～27h，得到溶液B；3)将溶液B装入密闭的螺口玻璃瓶中，在120～160℃的油浴温度下油浴加热3～5h，冷却至室温得到反应物C；4)使用DEF多次清洗反应物C，抽滤后得到固体产物，将固体产物在60～90℃下真空干燥得到暗黄色粉末状MOF‑5材料。本发明一种MOF‑5材料的制备方法能够制备得到海绵状的MOF‑5材料，且制备工艺简单，易操作且成本低。

Description

一种MOF-5材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属有机框架材料技术领域，更具体地说，它涉及一种MOF-5材料及其制备方法。
背景技术
金属有机骨架化合物(MOFs)，是由金属离子或金属簇单元与有机配体通过配位作用在三维空间内所构建的一类具有周期性多维的多孔晶态材料。MOFs材料具有以下优势：(1)形貌与孔隙度可调，从而暴露出活性位点并促进反应中物质与电荷的传递；(2)通过不同金属离子或金属簇与不同配体组成的MOFs结构具有多样性和可设计性；(3)由于MOFs中金属源的均匀分布，MOFs衍生材料中金属类活性物质在碳骨架中也能保持良好的分散性；(4)MOFs中的有机配体会引入杂原子形成杂原子官能团，优化材料的活性；(5)配体长度使得MOFs具有类似于共价σ单键，但是其强度弱于共价键，因此MOFs化合物的框架大都具有一定的柔性，从而赋予其某些奇特的功能。近些年在燃料电池、气体存储与分离、光电催化、生物传感、药物运输等领域都显示出了广阔的应用前景。
随着MOFs领域研究的不断推进，其制备方法也不断发展，目前应用较多的MOFs合成方法有：(1)溶剂热法：是在高温高压条件下进行的，反应进行的主要推动力是分子间接触，有利于提高金属盐在有机溶剂中的溶解速率，加速反应的进行；但是溶剂热法不能有效的满足低成本，高纯度高产量以及合成条件等因素。(2)微波辅助合成法：借助微波辐射提供能量，可以迅速将反应物加热到高温，使成核速率加快，同时缩短反应时间，提高转化率，是一种绿色环保的合成方法。(3)电化学合成法：是非间断过程，以达到较高的产量，反应速度快、温度低，且金属源不来自盐。(4)机械化学法：主要是借助物质间碰撞产生的能量或者是机械搅拌来进行反应，具有快速、方便、不需要或只需要少量溶剂的特点。MOFs现在可以通过挤压的方式进行大规模的机械化学合成，但是其合成的MOFs产量不高。
但上述各方法或成本较高，或工艺复杂，或不易操作，有必要提供一种制备MOF-5材料的新方法，以降低制备MOF-5材料的难度和成本。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种MOF-5材料及其制备方法，通过油浴沉淀法制备出海绵状MOF-5材料，使得制备MOF-5材料的方法具有制备工艺简单，易操作以及成本低等特点。
为了实现上述目的，本发明提供一种MOF-5材料及其制备方法。
第一方面，本发明提供一种MOF-5材料的制备方法，采用以下技术方案予以实现：
一种MOF-5材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按照(22～24):5的摩尔比取六水合硝酸锌和对苯二甲酸溶解至DEF(N,N-二乙基甲酰胺)中，得到对苯二甲酸浓度为0.025～0.05mol/L的混合溶液A；
2)按照对苯二甲酸：DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)为1:(1～2)的摩尔比取DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)加入混合溶液A中，搅拌18～27h，得到溶液B；
3)将溶液B装入密闭的玻璃瓶中，在120～160℃下油浴加热3～5h，冷却至室温得到反应物C；
4)使用DEF清洗反应物C，抽滤后得到固体产物，将固体产物在60～90℃下真空干燥得到MOF-5材料。
进一步的，所述步骤4)中使用DEF清洗反应物C的次数为3次。
进一步的，所述步骤4)中每次取20～30ml的DEF清洗反应物C。
进一步的，所述步骤4)中真空干燥时间为6～9h。
第二方面，本发明提供一种MOF-5材料，采用以下技术方案予以实现：
一种MOF-5材料，采用上述制备方法制备得到。
进一步的，所述MOF-5材料为结构规整的八面体。
进一步的，所述MOF-5材料具有规则的孔道结构，所述MOF-5材料的结构呈海绵状。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
1.本发明制得的MOF-5材料为结构规整的八面体，具有良好微观形貌，其具有比表面积较大、配位能力强、孔道结构规则等特点，具有优良的气体吸附、催化等性能。
2.本发明一种MOF-5的制备方法，通过油浴沉淀法能够稳定合成海绵状MOF-5材料；通过控制对苯二甲酸与DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)的比例来调控海绵状MOF-5材料的合成，该方法制备工艺简单，易操作且成本低；有效降低了制备MOF-5材料的难度和成本。
附图说明
图1为本发明实施例1中MOF-5材料的XRD图谱。
图2为本发明实施例1中MOF-5材料的SEM图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体内容做进一步详细解释说明，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
实施例
实施例1
一种MOF-5材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按照六水合硝酸锌：对苯二甲酸＝9：2的摩尔比，分别称取六水合硝酸锌4.5mmol与对苯二甲酸1mmol加入烧杯中，然后向烧杯中加入DEF(N,N-二乙基甲酰胺)使得六水合硝酸锌、对苯二甲酸溶解，得到对苯二甲酸浓度为0.025mol/L的混合溶液A；
2)按照对苯二甲酸：DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)＝1:1的摩尔比，取1mmol的DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)加入混合溶液A中，采用磁力搅拌器搅拌27h，得到溶液B；
3)将溶液B装入到75mL密闭的螺口玻璃瓶中，放到油浴锅中加热5h，油浴温度为120℃，取出玻璃瓶自然冷却至室温，得到反应物C；
4)使用DEF对反应物C进行3次清洗，且每次清洗使用30mL的DEF；之后抽滤得到固体产物，将固体产物放到培养皿中，在温度为60℃的真空干燥箱中干燥9h，最终得到暗黄色粉末状的MOF-5材料。
参照图1，从本发明实施例1中MOF-5材料的XRD图谱表明成功制备出MOF-5材料。
参照图2，从本发明实施例1中MOF-5材料的SEM图可以看出，制得的MOF-5材料为结构规整的八面体，具有良好微观形貌。
实施例2
一种MOF-5材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按照六水合硝酸锌：对苯二甲酸＝23:5的摩尔比，分别称取六水合硝酸锌4.6mmol与对苯二甲酸1mmol加入烧杯中，然后向烧杯中加入DEF(N,N-二乙基甲酰胺)使得六水合硝酸锌、对苯二甲酸溶解，得到对苯二甲酸浓度为0.035mol/L的混合溶液A；
2)按照对苯二甲酸：DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)＝1:1.5的摩尔比，取1.5mmol的DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)加入混合溶液A中，采用磁力搅拌器搅拌22h，得到溶液B；
3)将溶液B装入到75mL密闭的螺口玻璃瓶中，放到油浴锅中加热4h，油浴温度为130℃，取出玻璃瓶自然冷却至室温，得到反应物C；
4)使用DEF对反应物C进行3次清洗，且每次清洗使用25mL的DEF；之后抽滤得到固体产物，将固体产物放到培养皿中，在温度为80℃的真空干燥箱中干燥7h，最终得到暗黄色粉末状的MOF-5材料。
实施例3
一种MOF-5材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按照六水合硝酸锌：对苯二甲酸＝22:5的摩尔比，分别称取六水合硝酸锌4.4mmol与对苯二甲酸1mmol加入烧杯中，然后向烧杯中加入DEF(N,N-二乙基甲酰胺)使得六水合硝酸锌、对苯二甲酸溶解，得到对苯二甲酸浓度为0.025mol/L的混合溶液A；
2)按照对苯二甲酸：DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)＝1:2的摩尔比，取2mmol的DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)加入混合溶液A中，采用磁力搅拌器搅拌18h，得到溶液B；
3)将溶液B装入到75mL密闭的螺口玻璃瓶中，放到油浴锅中加热3h，油浴温度为150℃，取出玻璃瓶自然冷却至室温，得到反应物C；
4)使用DEF对反应物C进行3次清洗，且每次清洗使用20mL的DEF；之后抽滤得到固体产物，将固体产物放到培养皿中，在温度为90℃的真空干燥箱中干燥6h，最终得到暗黄色粉末状的MOF-5材料。
实施例4
一种MOF-5材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按照六水合硝酸锌：对苯二甲酸＝24:5的摩尔比，分别称取六水合硝酸锌4.8mmol与对苯二甲酸1mmol加入烧杯中，然后向烧杯中加入DEF(N,N-二乙基甲酰胺)使得六水合硝酸锌、对苯二甲酸溶解，得到对苯二甲酸浓度为0.05mol/L的混合溶液A；
2)按照对苯二甲酸：DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)＝1:1的摩尔比，取1mmol的DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)加入混合溶液A中，采用磁力搅拌器搅拌20h，得到溶液B；
3)将溶液B装入到75mL密闭的螺口玻璃瓶中，放到油浴锅中加热5h，油浴温度为120℃，取出玻璃瓶自然冷却至室温，得到反应物C；
4)使用DEF对反应物C进行3次清洗，且每次清洗使用30mL的DEF；之后抽滤得到固体产物，将固体产物放到培养皿中，在温度为60℃的真空干燥箱中干燥9h，最终得到暗黄色粉末状的MOF-5材料。
实施例5
一种MOF-5材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按照六水合硝酸锌：对苯二甲酸＝24:5的摩尔比，分别称取六水合硝酸锌4.8mmol与对苯二甲酸1mmol加入烧杯中，然后向烧杯中加入DEF(N,N-二乙基甲酰胺)使得六水合硝酸锌、对苯二甲酸溶解，得到对苯二甲酸浓度为0.05mol/L的混合溶液A；
2)按照对苯二甲酸：DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)＝1:1.5的摩尔比，取1.5mmol的DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)加入混合溶液A中，采用磁力搅拌器搅拌24h，得到溶液B；
3)将溶液B装入到75mL密闭的螺口玻璃瓶中，放到油浴锅中加热5h，油浴温度为120℃，取出玻璃瓶自然冷却至室温，得到反应物C；
4)使用DEF对反应物C进行3次清洗，且每次清洗使用30mL的DEF；之后抽滤得到固体产物，将固体产物放到培养皿中，在温度为60℃的真空干燥箱中干燥9h，最终得到暗黄色粉末状的MOF-5材料。
实施例6
一种MOF-5材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按照六水合硝酸锌：对苯二甲酸＝24:5的摩尔比，分别称取六水合硝酸锌4.8mmol与对苯二甲酸1mmol加入烧杯中，然后向烧杯中加入DEF(N,N-二乙基甲酰胺)使得六水合硝酸锌、对苯二甲酸溶解，得到对苯二甲酸浓度为0.05mol/L的混合溶液A；
2)按照对苯二甲酸：DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)＝1:2的摩尔比，取2mmol的DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)加入混合溶液A中，采用磁力搅拌器搅拌27h，得到溶液B；
3)将溶液B装入到75mL密闭的螺口玻璃瓶中，放到油浴锅中加热5h，油浴温度为120℃，取出玻璃瓶自然冷却至室温，得到反应物C；
4)使用DEF对反应物C进行3次清洗，且每次清洗使用30mL的DEF；之后抽滤得到固体产物，将固体产物放到培养皿中，在温度为70℃的真空干燥箱中干燥9h，最终得到暗黄色粉末状的MOF-5材料。
实施例7
一种MOF-5材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按照六水合硝酸锌：对苯二甲酸＝23:5的摩尔比，分别称取六水合硝酸锌4.6mmol与对苯二甲酸1mmol加入烧杯中，然后向烧杯中加入DEF(N,N-二乙基甲酰胺)使得六水合硝酸锌、对苯二甲酸溶解，得到对苯二甲酸浓度为0.05mol/L的混合溶液A；
2)按照对苯二甲酸：DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)＝1:1的摩尔比，取1mmol的DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)加入混合溶液A中，采用磁力搅拌器搅拌27h，得到溶液B；
3)将溶液B装入到75mL密闭的螺口玻璃瓶中，放到油浴锅中加热5h，油浴温度为120℃，取出玻璃瓶自然冷却至室温，得到反应物C；
4)使用DEF对反应物C进行3次清洗，且每次清洗使用30mL的DEF；之后抽滤得到固体产物，将固体产物放到培养皿中，在温度为60℃的真空干燥箱中干燥8h，最终得到暗黄色粉末状的MOF-5材料。

Claims (7)

1.一种MOF-5材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按照(22～24):5的摩尔比取六水合硝酸锌和对苯二甲酸溶解至DEF(N,N-二乙基甲酰胺)中，得到对苯二甲酸浓度为0.025～0.05mol/L的混合溶液A；
2)按照对苯二甲酸：DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)为1:(1～2)的摩尔比取DBA(4-十二烷氧基苯甲酸)加入混合溶液A中，搅拌18～27h，得到溶液B；
3)将溶液B装入密闭的玻璃瓶中，在120～160℃下油浴加热3～5h，冷却至室温得到反应物C；
4)使用DEF将反应物C清洗干净后，抽滤得到固体产物，将固体产物在60～90℃下真空干燥得到MOF-5材料。
2.如权利要求1所述的一种MOF-5材料的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中使用DEF清洗反应物C的次数为3次。
3.如权利要求2所述的一种MOF-5材料的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中每次取20～30ml的DEF清洗反应物C。
4.如权利要求1所述的一种MOF-5材料的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中真空干燥时间为6～9h。
5.一种MOF-5材料，其特征在于：采用如权利要求1-4中任意一项所述的制备方法制备得到。
6.如权利要求5所述的一种MOF-5材料，其特征在于：所述MOF-5材料为结构规整的八面体。
7.如权利要求6所述的一种MOF-5材料，其特征在于：所述MOF-5材料具有规则的孔道结构，所述MOF-5材料的结构呈海绵状。
CN202211076356.4A 2022-09-05 2022-09-05 一种mof-5材料及其制备方法 Pending CN115433365A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211076356.4A CN115433365A (zh) 2022-09-05 2022-09-05 一种mof-5材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211076356.4A CN115433365A (zh) 2022-09-05 2022-09-05 一种mof-5材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115433365A true CN115433365A (zh) 2022-12-06

Family

ID=84247264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211076356.4A Pending CN115433365A (zh) 2022-09-05 2022-09-05 一种mof-5材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115433365A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040225134A1 (en) * 2003-05-09 2004-11-11 The Regents Of The University Of Michigan Implementation of a strategy for achieving extraordinary levels of surface area and porosity in crystals
CN106928468A (zh) * 2017-05-05 2017-07-07 兰州理工大学 一种合成金属‑有机框架材料mof‑5的方法
CN107759801A (zh) * 2017-09-27 2018-03-06 华南理工大学 利用晶体缺陷法合成中微双孔mof‑74材料的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040225134A1 (en) * 2003-05-09 2004-11-11 The Regents Of The University Of Michigan Implementation of a strategy for achieving extraordinary levels of surface area and porosity in crystals
CN106928468A (zh) * 2017-05-05 2017-07-07 兰州理工大学 一种合成金属‑有机框架材料mof‑5的方法
CN107759801A (zh) * 2017-09-27 2018-03-06 华南理工大学 利用晶体缺陷法合成中微双孔mof‑74材料的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HEATHER F. GREER等: ""Synthesis and Formation Mechanism of Textured MOF‑5"", 《CRYSTAL GROWTH & DESIGN》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10815253B2 (en) Preparation method for zeolitic imidazolate frameworks
CN113354825B (zh) 锆基金属有机骨架材料UiO-66(Zr)及其室温快速制备方法和应用
KR100695473B1 (ko) 다공성 아연계 카르복실산 배위 고분자 화합물의 제조방법
CN111303445A (zh) 钴基金属有机框架材料与应用
Xia et al. Ferrocene-boosting Zr-MOFs for efficient photocatalytic CO2 reduction: A trade-off between enhancing LMCT and frustrating Lewis acid
CN110756203B (zh) 一种Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂及其制备方法及应用
CN113289653A (zh) 一种负载金属单原子的g-C3N4光催化剂的制备方法
CN110327976B (zh) 一种光催化剂及其制备方法和应用
CN111004405B (zh) 一种在不同配比的载体上一步制备金属有机骨架材料膜的方法
CN111514895A (zh) 一种过渡双金属催化剂的制备方法及其应用
CN101830918B (zh) 一种多氮唑锌/镉框架材料的合成方法
CN115594861B (zh) 一种具有光敏特性的过渡金属有机框架材料及其制备方法和应用
CN105693506A (zh) 一种多孔钛晶金属有机骨架材料的合成方法
CN111250074B (zh) 一种溶剂热法合成的mof衍生物半导体异质结材料的方法
CN111111781B (zh) 一种多孔NH2-UiO-66-d/硫化铟锌复合可见光催化剂的制备方法
Kirchon et al. Suspension processing of microporous metal-organic frameworks: a scalable route to high-quality adsorbents
CN113600142A (zh) 一种成型层状双金属氢氧化物及其衍生物的制备方法和应用
CN109289924A (zh) 一种铟基MOFs/氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用
CN105964306B (zh) 一种基于聚离子液体磁性纳米粒子、制备方法及其在三组分反应中的应用
CN112295604A (zh) 金属有机框架纳米片、其制备方法及在高效光催化还原二氧化碳中的应用
CN115433365A (zh) 一种mof-5材料及其制备方法
CN115894955B (zh) 一种锆基金属有机框架材料、其合成方法及其应用
CN110330515B (zh) 一种氮氧混合配体锌配合物及其制备方法
CN108273556B (zh) 一种基于mof的氟/氯交换催化剂的制备方法
CN112675915A (zh) 一种Pd/ZIF-8立方体复合材料的制备方法及应用

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