本发明专利技术公开了一种利用金属有机骨架MOF-5材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法，属于功能材料氧化锌的合成技术领域。本发明专利技术的技术方案要点为：利用金属有机骨架MOF-5材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法，具体包括采用加热回流法合成MOF-5前驱物和利用MOF-5前驱物制备多孔氧化锌微球等步骤。本发明专利技术操作工艺简单易行，重复性较好，制备工艺对设备要求不高，易于大批量生产。特别是制备的氧化锌微球的尺寸均一，结晶度较高，比表面积较大，因此在光电和催化等领域具有较好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能材料氧化锌的合成
，具体涉及一种利用金属有机骨架MOF-5材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法。
技术介绍
氧化锌是一种典型的宽禁带半导体材料，本身具有优异的光电性能，在室温下具有较宽的禁带宽度（3.37eV）和较大的激子束缚能（60meV），可广泛应用于陶瓷、化工、光学、电子和生物等领域。其中，氧化锌微球结构具有较大的比表面积、较高的吸附率和光散射特性，在半导体薄膜、太阳能电池、光催化和药物缓释等方面有着重要的用途。常见的制备氧化锌微球的方法主要有热蒸发法、声化学法、自组装法和模板法。寇华敏等人报道了以锌粉为原料，通过湿化学方法制备氧化锌微球的方法，具体过程为先经过液相形成Zn(OH)2包裹Zn的复合粒子，然后经过600-900℃的煅烧来形成氧化锌微球结构，但是该方法制备的氧化锌微球结构均一性较差，采用的煅烧温度相对较高，能耗较大。刘培生等人利用激光照射表面活性剂溶液中的锌片，再通过滴加酒石酸最终形成纳米氧化锌空心球；匡代彬等人报道了一种超声法制备氧化锌微球的方法，是将锌盐在有机溶剂和水的混合溶液中超声后得到氧化锌空心球。上述两种方法所需要的激光照射和超声反应条件苛刻，操作较为繁琐。别利剑等人报道了一种液相沉淀法制备氧化锌多孔微球的方法，是以柠檬酸钠为表面活性剂，在水中进行沉淀反应得到氧化锌微球，该方法制备的氧化锌微球结构中氧化锌颗粒堆积无序，定向连接性能较差。朱国兴等人利用叶酸作为结构导向剂，通过水热反应得到叶酸-锌复合微球，再通过高温煅烧后得到氧化锌空心球结构，该方法制备的氧化锌微球需要高温煅烧，能耗较高，所得到的颗粒完整度较差。综上所述，目前所报道的氧化锌微球合成方法大多条件较为苛刻、操作过程较为繁琐并且制备的氧化锌微球尺寸均一性较差。利用MOF-5作为前驱物，通过自组装合成氧化锌微球的方法还没有相关报道。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种工艺简单、条件温和、微球尺寸可控且结晶度良好的利用金属有机骨架MOF-5材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，利用金属有机骨架MOF-5材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法，其特征在于具体步骤为：（1）采用加热回流法合成MOF-5前驱物：将六水合硝酸锌（Zn(NO3)2·6H2O）、对苯二甲酸（H2BDC）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶解在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶剂中，其中六水合硝酸锌（Zn(NO3)2·6H2O）、对苯二甲酸（H2BDC）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的质量比为1-1.2:0.24:5-7，于105-140℃加热回流10-20h得到MOF-5晶体，将MOF-5晶体离心分离，然后依次用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇洗涤后干燥得到MOF-5前驱物；（2）利用MOF-5前驱物制备多孔氧化锌微球：将MOF-5前驱物分散在乙醇溶剂中，超声条件下滴加冰乙酸（CH3COOH），其中1gMOF-5前驱物对应冰乙酸的体积为1-3mL，将所得的混合溶液转移到不锈钢水热釜的聚四氟乙烯内衬里，在恒温干燥箱中于160-180℃加热10-20h，待反应釜冷却至室温后取出，将沉淀离心分离，水洗两遍、醇洗两遍后干燥得到粒径为300-500nm的多孔氧化锌微球，该多孔氧化锌微球由平均粒径为20nm的氧化锌颗粒堆积而成。进一步优选，步骤（1）中所述的六水合硝酸锌（Zn(NO3)2·6H2O）、对苯二甲酸（H2BDC）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的质量比为1.12:0.24:7。进一步优选，步骤（2）中1gMOF-5前驱物对应冰乙酸的体积为2mL。本专利技术操作工艺简单易行，重复性较好，制备过程对MOF-5前驱物的形貌和结晶程度要求不高，易于大批量生产。特别是制备的氧化锌微球的尺寸较均一，结晶程度高，比表面积大，因此在光电和催化等领域具有较好的应用前景。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的MOF-5晶体的X-射线衍射（XRD）图，其中横坐标为衍射角（2θ），单位为度（°），纵坐标为衍射强度；图2是本专利技术实施例1制备的MOF-5晶体的扫描电镜（SEM）图，图片放大倍数是6000倍；图3是本专利技术实施例2制备的多孔氧化锌微球的X-射线衍射（XRD）图，其中横坐标为衍射角（2θ），单位为度（°），纵坐标为衍射强度；图4是本专利技术实施例2制备的多孔氧化锌微球的扫描电镜（SEM）图，图片放大倍数是12000倍；图5是本专利技术实施例2制备的多孔氧化锌微球的透射电镜（TEM）图，图片放大倍数为600000倍。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1（1）将1g六水合硝酸锌（Zn(NO3)2·6H2O）、0.24g对苯二甲酸（H2BDC）和5g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶解在140mLN,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶剂中，于105℃加热回流10h，离分分离，依次用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇洗涤后干燥得到MOF-5前驱物；（2）将0.05gMOF-5前驱物分散在20mL乙醇溶剂中，超声条件下滴加0.05mL冰乙酸（CH3COOH），将所得的混合溶液转移到不锈钢水热釜的聚四氟乙烯内衬里，在恒温干燥箱中于160℃加热10h，待反应釜冷却至室温后取出，将沉淀离心分离，水洗两遍、醇洗两遍后干燥得到多孔氧化锌微球。图1为本实施例制备的MOF-5晶体的X-射线衍射（XRD）图，其中横坐标为衍射角（2θ），单位为度（°），纵坐标为衍射强度。图2为本实施例制备的MOF-5晶体的扫描电镜（SEM）图，图片放大倍数是6000倍，可观察到样品与传统的水热法制备的晶体相比尺寸较小，直径在2-5μm。实施例2（1）将1.12g六水合硝酸锌（Zn(NO3)2·6H2O）、0.24g对苯二甲酸（H2BDC）和7g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶解在140mLN,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶剂中，于105℃加热回流20h，离心分离，依次用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇洗涤后干燥得到MOF-5前驱物；（2）将0.05gMOF-5前驱物分散在20mL乙醇溶剂中，超声条件下滴加0.1mL冰乙酸（CH3COOH），将所得的混合溶液转移到不锈钢水热釜的聚四氟乙烯内衬里，在恒温干燥箱中于180℃加热20h，待反应釜冷却至室温后取出，将沉淀离心分离，水洗两遍、醇洗两遍后干燥得到多孔氧化锌微球。图3为本实施例制备的多孔氧化锌微球的X-射线衍射（XRD）图，其中横坐标为衍射角（2θ），单位为度（°），纵坐标为衍射强度，其衍射峰与氧化锌的标准图谱一致。图4为本实施例制备的氧化锌微球的扫描电镜（SEM）图，图片放大倍数是12000倍，从破损的结构中可清晰地观察到样品为微球结构，并由粒径为20nm左右的氧化锌颗粒堆积而成。图5为本实施例制备的氧化锌微球的透射电镜（TEM）图，进一步证实微球是由20n本文档来自技高网...
【技术保护点】
利用金属有机骨架MOF‑5晶体材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法，其特征在于具体步骤为：（1）采用加热回流法合成MOF‑5前驱物：将六水合硝酸锌、对苯二甲酸和聚乙烯吡咯烷酮溶解在N,N‑二甲基甲酰胺溶剂中，其中六水合硝酸锌、对苯二甲酸和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1‑1.2:0.24:5‑7，于105‑140℃加热回流10‑20h得到MOF‑5晶体，将MOF‑5晶体离心分离，然后依次用N,N‑二甲基甲酰胺和乙醇洗涤后干燥得到MOF‑5前驱物；（2）利用MOF‑5前驱物制备多孔氧化锌微球：将MOF‑5前驱物分散在乙醇溶剂中，超声条件下滴加冰乙酸，其中1g MOF‑5前驱物对应冰乙酸的体积为1‑3mL，将所得的混合溶液转移到不锈钢水热釜的聚四氟乙烯内衬里，在恒温干燥箱中于160‑180℃加热10‑20h，待反应釜冷却至室温后取出，将沉淀离心分离，水洗两遍、醇洗两遍后干燥得到粒径为300‑500nm的多孔氧化锌微球，该多孔氧化锌微球由平均粒径为20nm的氧化锌颗粒堆积而成。
【技术特征摘要】
1.利用金属有机骨架MOF-5晶体材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法，其特征在于具体步骤为：
（1）采用加热回流法合成MOF-5前驱物：将六水合硝酸锌、对苯二甲酸和聚乙烯吡咯烷酮溶解在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，其中六水合硝酸锌、对苯二甲酸和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1-1.2:0.24:5-7，于105-140℃加热回流10-20h得到MOF-5晶体，将MOF-5晶体离心分离，然后依次用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇洗涤后干燥得到MOF-5前驱物；
（2）利用MOF-5前驱物制备多孔氧化锌微球：将MOF-5前驱物分散在乙醇溶剂中，超声条件下滴加冰乙酸，其中1gMOF-5前驱物对应冰乙酸的体积为1-3mL，将所得的混合溶液转...
【专利技术属性】
技术研发人员：武大鹏，曹锟，高志永，安义鹏，徐芳，王红菊，蒋凯，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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