一种无氟、无溶剂及快速合成高产量金属有机骨架材料MIL‑100（Fe）的方法技术

一种无氟、无溶剂及快速合成高产量金属有机骨架材料MIL‑100(Fe)的方法，涉及一种合成金属有机骨架材料MIL‑100(Fe)的方法。解决现有MIL‑100(Fe)合成方法耗时长，产率低，使用有毒的氟元素及大量溶剂的问题。方法：将九水硝酸铁与均苯三甲酸混合，室温下研磨，得到混合物，然后将混合物置于聚四氟内衬的不锈钢反应釜中晶化，待反应釜冷却之后，将固体取出，得到反应后的产物；利用无水乙醇和去离子水依次对反应后的产物分别洗涤，洗涤后抽滤分离，然后重复洗涤2次～4次，将洗涤后的产物烘干。本发明专利技术适用于一种无氟、无溶剂及快速合成高产量金属有机骨架材料MIL‑100(Fe)的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种无氟、无溶剂及快速合成高产量金属有机骨架材料MIL-100(Fe)的方法
本专利技术涉及一种合成金属有机骨架材料MIL-100(Fe)的方法。
技术介绍
金属有机骨架材料(MOFs)作为一种新型的杂化多孔材料，由于其具有高比表面积、大的孔体积及多样的孔结构等优点，引起越来越多人的关注。MIL-100(Fe)作为MOFs家族的一员，也同时具有大比表面积、介孔笼、大量的配位不饱和金属位点等优点，被广泛的应用在催化、气体分离、染料吸附及药物输送等领域。MIL-100(Fe)由G.Férey团队在2007年合成出来，并发表在《化学通讯》杂志上。MIL-100(Fe)是以铁金属元素为中心离子，均苯三甲酸(BTC)为配体形成的笼状结构。三价铁离子以八面体结构存在，三个八面体通过共享一个氧原子作为顶点而连接形成三聚体，三聚体Fe3O簇与BTC相互连接，形成超四面体，进而形成MTN型沸石结构。MIL-100(Fe)拥有2.5nm和2.9nm两套介孔笼，其介孔笼的窗口尺寸分别为0.55nm和0.86nm。MIL-100(Fe)的BET表面积可以达到1600～2200m2/g，总孔容接近1.2ml/g，能够达到对分子大量的吸附。因此MIL-100(Fe)在气体吸附和多相催化领域有着巨大的应用潜力。目前MIL-100(Fe)主要都是通过水热法合成，往往使用硝酸铁作为铁源，配制成水溶液，并与均苯三甲酸混合后在反应釜中进行加热晶化，有时还要用到一定量的氢氟酸。该方法耗时较长(12h～144h)，产率较低(30％～70％)，还常常使用有毒的氟元素，合成过程中使用大量的溶剂，不利于环境保护。因此，绿色快捷高效的合成路径还有待开发。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有MIL-100(Fe)合成方法耗时较长，产率较低，还常常使用有毒的氟元素，合成过程中使用大量的溶剂，不利于环境保护的问题，而提供一种无氟、无溶剂及快速合成高产量金属有机骨架材料MIL-100(Fe)的方法。一种无氟、无溶剂及快速合成高产量金属有机骨架材料MIL-100(Fe)的方法具体是按以下步骤完成的：一、将九水硝酸铁与均苯三甲酸混合，室温下研磨5min～60min，得到混合物，然后将混合物置于聚四氟内衬的不锈钢反应釜中，在温度为100℃～160℃的条件下，晶化1h～24h，待反应釜冷却之后，将固体取出，得到反应后的产物；所述的九水硝酸铁与均苯三甲酸的摩尔比(1～2):1；二、在温度为20℃～80℃的条件下，利用无水乙醇和去离子水依次对反应后的产物分别洗涤1h～20h，洗涤后抽滤分离，得到一次洗涤后的产物；三、将一次洗涤后的产物按步骤二重复2次～4次，在温度为80℃～160℃的条件下，将洗涤后的产物烘干，得到金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末。本专利技术的优点：1、本专利技术耗时短(<4h)，产率高，最高可达93％，采用无氟无溶剂，利于环境保护。2、本专利技术采用无氟无溶剂法可以得到具有MIL-100(Fe)特征结构的晶体，其BET表面积可达到1941m2/g，不同合成条件对制备的MIL-100(Fe)晶体BET表面积有着很大的影响，并且可以通过调变合成参数，得到不同表面积的MIL-100(Fe)晶体。3、本专利技术制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)具有典型的Ι型吸附等温线，符合关于MIL-100(Fe)晶体的报道。4、本专利技术制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)晶体尺寸较大，在1μm-5μm左右，形状呈棒状。本专利技术用于一种无氟、无溶剂及快速合成高产量金属有机骨架材料MIL-100(Fe)的方法。附图说明图1为XRD图谱，1为实施例一制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末，2为实施例二制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末，3为实施例三制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末，4为实施例四制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末，5为实施例五制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末，6为实施例六制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末；图2为BET比表面积对比图，1为实施例一制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末，2为实施例二制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末，3为实施例三制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末，4为实施例四制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末，5为实施例五制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末，6为实施例六制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末；图3为实施例二制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末的氮气吸附等温线；图4为实施例二制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末的SEM照片。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式是一种无氟、无溶剂及快速合成高产量金属有机骨架材料MIL-100(Fe)的方法具体是按以下步骤完成的：一、将九水硝酸铁与均苯三甲酸混合，室温下研磨5min～60min，得到混合物，然后将混合物置于聚四氟内衬的不锈钢反应釜中，在温度为100℃～160℃的条件下，晶化1h～24h，待反应釜冷却之后，将固体取出，得到反应后的产物；所述的九水硝酸铁与均苯三甲酸的摩尔比(1～2):1；二、在温度为20℃～80℃的条件下，利用无水乙醇和去离子水依次对反应后的产物分别洗涤1h～20h，洗涤后抽滤分离，得到一次洗涤后的产物；三、将一次洗涤后的产物按步骤二重复2次～4次，在温度为80℃～160℃的条件下，将洗涤后的产物烘干，得到金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末。本具体实施方式中九水硝酸铁为分析纯级别。本具体实施方式的优点：1、本具体实施方式耗时短(<4h)，产率高，最高可达93％，采用无氟无溶剂，利于环境保护。2、本具体实施方式采用无氟无溶剂法可以得到具有MIL-100(Fe)特征结构的晶体，其BET表面积可达到1941m2/g，不同合成条件对制备的MIL-100(Fe)晶体BET表面积有着很大的影响，并且可以通过调变合成参数，得到不同表面积的MIL-100(Fe)晶体。3、本具体实施方式制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)具有典型的Ι型吸附等温线，符合关于MIL-100(Fe)晶体的报道。4、本具体实施方式制备的金属有机骨架材料MIL-100(Fe)晶体尺寸较大，在1μm-5μm左右，形状呈棒状。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的九水硝酸铁与均苯三甲酸的摩尔比1.5:1。其他步骤与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中所述的九水硝酸铁与均苯三甲酸的摩尔比1:1。其他步骤与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一中所述的九水硝酸铁与均苯三甲酸的摩尔比(1～1.5):1。其他步骤与具体实施方式一至三相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤一中在温度为160℃的条件下，晶化12h。其他步骤与具体实施方式一至四相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤一中在温度为160℃的条件下，晶化4h本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无氟、无溶剂及快速合成高产量金属有机骨架材料MIL‑100(Fe)的方法，其特征在于一种无氟、无溶剂及快速合成高产量金属有机骨架材料MIL‑100(Fe)的方法具体是按以下步骤完成的：一、将九水硝酸铁与均苯三甲酸混合，室温下研磨5min～60min，得到混合物，然后将混合物置于聚四氟内衬的不锈钢反应釜中，在温度为100℃～160℃的条件下，晶化1h～24h，待反应釜冷却之后，将固体取出，得到反应后的产物；所述的九水硝酸铁与均苯三甲酸的摩尔比(1～2):1；二、在温度为20℃～80℃的条件下，利用无水乙醇和去离子水依次对反应后的产物分别洗涤1h～20h，洗涤后抽滤分离，得到一次洗涤后的产物；三、将一次洗涤后的产物按步骤二重复2次～4次，在温度为80℃～160℃的条件下，将洗涤后的产物烘干，得到金属有机骨架材料MIL‑100(Fe)粉末。

【技术特征摘要】
1.一种无氟、无溶剂及快速合成高产量金属有机骨架材料MIL-100(Fe)的方法，其特征在于一种无氟、无溶剂及快速合成高产量金属有机骨架材料MIL-100(Fe)的方法具体是按以下步骤完成的：一、将九水硝酸铁与均苯三甲酸混合，室温下研磨5min～60min，得到混合物，然后将混合物置于聚四氟内衬的不锈钢反应釜中，在温度为100℃～160℃的条件下，晶化1h～24h，待反应釜冷却之后，将固体取出，得到反应后的产物；所述的九水硝酸铁与均苯三甲酸的摩尔比(1～2):1；二、在温度为20℃～80℃的条件下，利用无水乙醇和去离子水依次对反应后的产物分别洗涤1h～20h，洗涤后抽滤分离，得到一次洗涤后的产物；三、将一次洗涤后的产物按步骤二重复2次～4次，在温度为80℃～160℃的条件下，将洗涤后的产物烘干，得到金属有机骨架材料MIL-100(Fe)粉末。2.根据权利要求1所述的一种无氟、无溶剂及快速合成高产量金属有机骨架材料MIL-100(Fe)的方法，其特征在于步骤一中所述的九水硝酸铁与均苯三甲酸的摩尔比1.5:1。3.根据权利要求1所述的一种无氟、无溶剂及快速合成高产量金属有机骨架材料MIL-100(Fe)的方法，其特征在于步骤一中所述的九水硝酸铁与均苯三甲酸的摩尔比1:1。4.根据权利要求1所述的一种无氟、无溶剂及快速合成...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙印勇，韩乐，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23