一种金属有机骨架复合纳米管及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种金属有机骨架复合纳米管及其制备方法和应用。所述金属有机骨架复合纳米管包括内管和附着在所述内管外表面上的外层，所述内管包括氧化铈纳米管以及分散在所述氧化铈纳米管管壁中的铕金属有机骨架材料，所述外层为铕金属有机骨架材料层。本发明专利技术提供的金属有机骨架复合纳米管不仅具有金属有机骨架材料巨大的比表面积、对气体优异的吸附能力等优点，而且还具有氧化铈的良好的催化性能和传感性能，同时氧化铈纳米管的管状结构为金属有机骨架复合纳米管提供了更大的比表面积和可填充性，使其能够在气体传感器、氧化还原催化剂和荧光材料中表现出更优异的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属有机骨架复合纳米管、一种金属有机骨架复合纳米管的制备方法、由该方法制备得到的金属有机骨架复合纳米管及其应用。
技术介绍
金属有机骨架材料(Metal-OrganicFrameworks，简称MOFs)是一种具有多孔道和高比表面积，并且通常由含氧、含氮等的多齿有机配体(大多是芳香多酸和多碱)与过渡金属离子自组装而成的配位聚合物。这类材料通常具有较大的比表面以及特殊的拓扑结构、可以调控的孔道以及特殊的内部排列规则，这些优异的性质使其在催化、储氢、分离以及分子识别等方面有着良好的应用前景。此外，金属有机骨架材料的多样化结构决定了其具有发光性能，不同的金属中心和不同的配体都可能引起发光。近年来科学界不断报道过有关金属有机骨架材料发光的文章。对于金属有机骨架材料的研究，大部分集中在尺寸范围在50μm到300μm之间的块体材料的制备和表征，小尺寸MOFs的合成以及不同形貌的制备研究，尤其是一维管状结构报道却很少。因此，为了制备出更多性能更为优异的金属有机骨架材料，目前亟需对小尺寸MOFs进行更深入地研究。此外，自从Iijima第一次发现碳纳米管以来，相比一维纳米棒，管状结构由于具有可填充性、更高的比表面积、更好的物理化学性能等优势，使其制备成为新的研究热点。在稀土类元素中，铕(Eu3+)的主要发射带的中心位于三基色之一的612nm附近，其发光特性引起了大家的关注。目前，有关Eu3+作为发光活性材料的研究也相对深入、广泛。此外，作为丰度和应用最为广泛的稀土材料，氧化铈(CeO2)由于具有良好的储放氧性能而被广泛应用于异相催化、有机催化、燃料电池、陶瓷助剂以及医学等领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的金属有机骨架复合纳米管、一种金属有机骨架复合纳米管的制备方法、由该方法制备得到的金属有机骨架复合纳米管及其应用。本专利技术提供了一种金属有机骨架复合纳米管，其中，所述金属有机骨架复合纳米管包括内管和附着在所述内管外表面上的外层，所述内管包括氧化铈纳米管以及分散在所述氧化铈纳米管管壁中的铕金属有机骨架材料，所述外层为铕金属有机骨架材料层。本专利技术还提供了一种金属有机骨架复合纳米管的制备方法，该方法包括将氧化铈纳米管置于含有铕化合物和有机配体的溶液中，并在60-80℃下进行超声反应。本专利技术还提供了由上述方法制备得到的金属有机骨架复合纳米管。此外，本专利技术还提供了所述金属有机骨架复合纳米管在气体传感器、氧化还原催化剂和荧光材料中的应用。本专利技术提供的金属有机骨架复合纳米管巧妙地将氧化铈纳米管与铕金属有机骨架材料相结合，从而不仅具有金属有机骨架材料的巨大比表面积、对气体优异的吸附能力等优点，而且还具有氧化铈的良好的催化性能和传感性能，同时氧化铈纳米管的管状结构为金属有机骨架复合纳米管提供了更大的比表面积和可填充性，使其能够在气体传感器、氧化还原催化剂和荧光材料中表现出更优异的性能。此外，本专利技术的专利技术人经过深入研究发现，将铕化合物与有机配体在60-80℃下进行超声反应便能够生成铕金属有机骨架材料，该铕金属有机骨架材料部分分散在所述氧化铈纳米管管壁中，另一部分附着在所述氧化铈纳米管的外表面上，制备过程非常简单，极具工业应用前景。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为实施例1得到的金属有机骨架复合纳米管的扫描电镜照片；图2为实施例2得到的金属有机骨架复合纳米管的扫描电镜照片；图3为对比例1得到的参比金属有机骨架复合材料的扫描电镜照片；图4为对比例2得到的参比金属有机骨架复合材料的扫描电镜照片。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供的金属有机骨架复合纳米管包括内管和附着在所述内管外表面上的外层，所述内管包括氧化铈纳米管以及分散在所述氧化铈纳米管管壁中的铕金属有机骨架材料，所述外层为铕金属有机骨架材料层。本专利技术对所述内管和外层的厚度没有特别地限定，但为了使得所述氧化铈纳米管与铕金属有机骨架材料层起到更好的配合作用，优选地，所述内管的厚度为100-500nm，更优选为100-300nm；所述外层的厚度为100-500nm，更优选为100-200nm。本专利技术对所述金属有机骨架复合纳米管的长度和内径也没有特别地限定，例如，所述金属有机骨架复合纳米管的长度可以为1-5μm，优选为3-5μm；内径可以为400-1000nm，优选为400-800nm。在本专利技术提供的金属有机骨架复合纳米管中，为了使得所述氧化铈纳米管与铕金属有机骨架材料层起到更好的协同配合作用，优选地，相对于100重量份的所述氧化铈纳米管，所述铕金属有机骨架材料的总含量为10-150重量份，更优选为40-120重量份。其中，所述铕金属有机骨架材料的总含量既包括外层中铕金属有机骨架材料的含量，也包括分散在所述氧化铈纳米管管壁中的铕金属有机骨架材料的含量。所述铕金属有机骨架材料可以为现有的各种由铕金属离子与含氧、含氮等的多齿有机配体自组装而成的配位聚合物。其中，所述有机配体的种类为本领域技术人员公知，例如，可以为均苯三甲酸、对苯二甲酸等含有羧基的阴离子有机配体。本专利技术提供的金属有机骨架复合纳米管的制备方法包括将氧化铈纳米管置于含有铕化合物和有机配体的溶液中，并在60-80℃下进行超声反应。本专利技术对所述铕化合物和有机配体的用量没有特别地限定，只要有利于反应生成铕金属有机骨架材料即可，例如，所述铕化合物和有机配体的摩尔比可以为0.5-7：1，优选为0.9-2.5：1。此外，所述铕化合物可以为现有的各种能够在与有机配体反应过程中提供铕原子的物质，例如，可以为硝酸铕和/或氯化铕。所述铕化合物可以以其水合物(如六水硝酸铕(Eu(NO3)2·6H2O))的形式使用，也可以以非水合物的形式使用。所述有机配体可以为现有的各种能够与铕化合物反应生成铕金属有机骨架材料的有机化合物，例如，可以选自均苯三甲酸和/或对苯二甲酸。本专利技术对所述溶液中溶剂的种类没有特别地限定，可以为现有的各种能够溶解所述铕化合物以及有机配体的惰性液态物质，例如，可以为水、C1-C5的醇等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属有机骨架复合纳米管，其特征在于，所述金属有机骨架复合纳米管包括内管和附着在所述内管外表面上的外层，所述内管包括氧化铈纳米管以及分散在所述氧化铈纳米管管壁中的铕金属有机骨架材料，所述外层为铕金属有机骨架材料层。

【技术特征摘要】
1.一种金属有机骨架复合纳米管，其特征在于，所述金属有机骨架复
合纳米管包括内管和附着在所述内管外表面上的外层，所述内管包括氧化铈
纳米管以及分散在所述氧化铈纳米管管壁中的铕金属有机骨架材料，所述外
层为铕金属有机骨架材料层。
2.根据权利要求1所述的金属有机骨架复合纳米管，其中，所述内管
的厚度为100-500nm，所述外层的厚度为100-500nm。
3.根据权利要求1或2所述的金属有机骨架复合纳米管，其中，所述
金属有机骨架复合纳米管的长度为1-5μm，内径为400-1000nm。
4.根据权利要求1或2所述的金属有机骨架复合纳米管，其中，相对
于100重量份的所述氧化铈纳米管，所述铕金属有机骨架材料的总含量为
10-150重量份。
5.一种金属有机骨架复合纳米管的制备方法，该方法包括将氧化铈纳
米管置于含有铕化合物和有机配体的溶液中，并在60-8...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯英杰，姜健准，张明森，冯静，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11