本发明专利技术提供了一种金属有机骨架材料MIL‑53（Fe）孔道开放方式的制备方法，属于光催化剂制备技术领域。其制备过程采用溶剂热合成法，添加表面活性剂聚乙烯醇辅助制备的金属有机骨架材料MIL‑53（Fe）的孔道结构为开放孔结构；本发明专利技术原材料来源广泛，成本低廉，合成工艺简便，易于操作，具有重大的开发价值和应用前景。
Fabrication of Open Channel of Metal Organic Framework Material MIL-53(Fe)
【技术实现步骤摘要】
金属有机骨架材料MIL-53(Fe)孔道开放方式的制备方法
本专利技术属于光催化剂制备
，特别涉及一种金属有机骨架材料MIL-53(Fe)孔道开放方式的制备方法。
技术介绍
金属有机骨架材料MIL-53(Fe)具有光催化的性能(JournalofHazardousMaterials,2011,190(1-3):945-951)。影响光催化剂性能的因素有很多，主要包括：晶相结构、粒径尺寸、表面性质、比表面积等。金属有机骨架材料MIL-53(Fe)的孔结构必然对其光催化性能有重要影响。众所周知MIL-53(Fe)的骨架结构为柔性骨架结构，随着外界的变化(温度、客体小分子)来调整自身骨架结构，材料的孔道发生扩张或收缩，在开放孔和窄孔两种形态之间变，被称为“呼吸效应”(Chem.Mater.2010,20:4237-4245)。目前，控制金属有机骨架材料MIL-53(Fe)孔道结构的方法有两种：(1)温度。调整温度可以控制MIL-53(Fe)的孔道扩张程度。然而，控制MIL-53(Fe)的孔道扩张程度的温度可能与MIL-53(Fe)实际应用的温度并不一致。(2)客体分子。客体分子可以控制MIL-53(Fe)的孔道扩张程度。然而，MIL-53(Fe)的孔道已经被客体分子占据，应用价值不大。目前，迄今为止，关于金属有机骨架材料MIL-53(Fe)孔道开孔方式的控制方法，易于操作、有现实应用意义的方法还属于空白，尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术存在的问题，开发了一种简便控制金属有机骨架材料MIL-53(Fe)孔道开孔方式的制备方法。解决了现有技术空白的问题。本专利技术将表面活性剂作为材料孔道开孔方式的控制剂，应用到金属有机骨架材料MIL-53(Fe)的制备过程中，实现了人为对金属有机骨架材料MIL-53(Fe)的孔道控制。本专利技术的技术方案如下：一种金属有机骨架材料MIL-53(Fe)孔道开放方式的制备方法，包括以下步骤：a.在80℃的条件下，将1.5g表面活性剂聚乙烯醇溶解在150mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中制备聚乙烯醇饱和溶液(PVA)的饱和溶液；b.称取0.675g氯化铁、0.83g对苯二甲酸，量取总体积为56mL的N,N-二甲基甲酰胺和步骤a中的聚乙烯醇饱和溶液进行混合；c.将步骤b的混合溶液超声震荡两个小时后，搅拌两个小时，倒入聚四氟乙烯反应釜中；d.将步骤c中的反应釜放入烘箱中，150℃反应15h，反应结束后，将反应釜冷却至室温；e.将步骤d中反应釜内的样品用去离子水清洗、抽滤，然后用乙醇超声振荡2h；f.最后，将步骤e制取的样品放在150℃的真空干燥箱中(真空度：50mbar)活化24h。进一步地，所述的步骤b中的N,N-二甲基甲酰胺的体积为0-44ml，聚乙烯醇饱和溶液(PVA)的体积为12-56ml。本专利技术的优点和有益效果本专利技术具有的优点和有益效果是：原材料价格低廉，制备工艺简单，得到的材料的孔道结构易于控制。附图说明图1为实施例1-4开放孔MIL-53(Fe)样品的XRD图；图2为MIL-53材料“呼吸效应”骨架结构示意图；图3为实施例1开放孔MIL-53(Fe)样品的N2吸附-脱附等温线；图4为实施例2开放孔MIL-53(Fe)样品的N2吸附-脱附等温线；图5为实施例3开放孔MIL-53(Fe)样品的N2吸附-脱附等温线；图6为实施例4开放孔MIL-53(Fe)样品的N2吸附-脱附等温线。具体实施方式：为了进一步说明本专利技术，下面结合附图及实施例对本专利技术进行详细地描述，但不能将它们理解为对本专利技术保护范围的限定。实施例1称取0.675g氯化铁、0.83g对苯二甲酸，量取体积为44mL的N,N-二甲基甲酰胺和12mL聚乙烯醇饱和溶液进行混合(表1)。超声震荡两个小时后，搅拌两个小时，倒入聚四氟乙烯反应釜中。将反应釜放入烘箱中，150℃反应15h。反应结束后，将反应釜冷却至室温。样品用去离子水清洗、抽滤，然后用乙醇超声振荡2h。最后，将样品放在150℃的真空干燥箱中(真空度：50mbar)活化24h。样品的XRD谱图如图1。样品的的N2在77K下的吸附-脱附等温曲线如图3所示。表2给出了样品的比表面积和孔容图。实施例2在80℃的条件下，将1.5g表面活性剂聚乙烯醇溶解在150mLN,N-二甲基甲酰胺溶剂中制备PVA的饱和溶液。称取0.675g氯化铁、0.83g对苯二甲酸，量取体积为31mL的N,N-二甲基甲酰胺和25mL聚乙烯醇饱和溶液进行混合(表1)。超声震荡两个小时后，搅拌两个小时，倒入聚四氟乙烯反应釜中。将反应釜放入烘箱中，150℃反应15h。反应结束后，将反应釜冷却至室温。样品用去离子水清洗、抽滤，然后用乙醇超声振荡2h。最后，将样品放在150℃的真空干燥箱中(真空度：50mbar)活化24h。样品的XRD谱图如图1。样品的的N2在77K下的吸附-脱附等温曲线如图4所示。表2给出了样品的比表面积和孔容图。实施例3在80℃的条件下，将1.5g表面活性剂聚乙烯醇溶解在150mLN,N-二甲基甲酰胺溶剂中制备PVA的饱和溶液。称取0.675g氯化铁、0.83g对苯二甲酸，量取体积为16mL的N,N-二甲基甲酰胺和40mL聚乙烯醇饱和溶液进行混合(表1)。超声震荡两个小时后，搅拌两个小时，倒入聚四氟乙烯反应釜中。将反应釜放入烘箱中，150℃反应15h。反应结束后，将反应釜冷却至室温。样品用去离子水清洗、抽滤，然后用乙醇超声振荡2h。最后，将样品放在150℃的真空干燥箱中(真空度：50mbar)活化24h。样品的XRD谱图如图1。样品的的N2在77K下的吸附-脱附等温曲线如图5所示。表2给出了样品的比表面积和孔容图。实施例4在80℃的条件下，将1.5g表面活性剂聚乙烯醇溶解在150mLN，N-二甲基甲酰胺溶剂中制备PVA的饱和溶液。称取0.675g氯化铁、0.83g对苯二甲酸，量取体积为56mL聚乙烯醇饱和溶液进行混合(表1)。超声震荡两个小时后，搅拌两个小时，倒入聚四氟乙烯反应釜中。将反应釜放入烘箱中，150℃反应15h。反应结束后，将反应釜冷却至室温。样品用去离子水清洗、抽滤，然后用乙醇超声振荡2h。最后，将样品放在150℃的真空干燥箱中(真空度：50mbar)活化24h。样品的XRD谱图如图1。样品的的N2在77K下的吸附-脱附等温曲线如图6所示。表2给出了样品的比表面积和孔容图。表1样品的合成条件Table1SynthesisconditionsofsamplessamppleFeCl3·6H2O(g)H2BDC(g)DMF(mL)PVA饱和溶液(mL)实施例10.6750.834412实施例20.6750.833125实施例30.6750.831640实施例40.6750.83056表2样品的孔结构性质Table3PorecharacteristicsofsampkssampleBETsurfacearea(m2·g-1)porevolume(cm3·g-1)实施例1146.960.19实施例2113.040.24实施例3164.90.24实施例4110.340.099样品的XRD谱图，如图1所示，制备的产物的XRD谱图的出峰位置与文献报道结果一致(Mate本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属有机骨架材料MIL‑53（Fe）孔道开放方式的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a.在80 ℃的条件下，将1.5 g表面活性剂聚乙烯醇溶解在150 mL N,N‑二甲基甲酰胺溶剂中制备聚乙烯醇饱和溶液的饱和溶液；b.称取0.675 g氯化铁、0.83 g对苯二甲酸，量取总体积为56 mL的N,N‑二甲基甲酰胺和步骤a中的聚乙烯醇饱和溶液进行混合；c.将步骤b的混合溶液超声震荡两个小时后，搅拌两个小时，倒入聚四氟乙烯反应釜中；d.将步骤c中的反应釜放入烘箱中，150 ℃反应15 h，反应结束后，将反应釜冷却至室温；e.将步骤d中反应釜内的样品用去离子水清洗、抽滤，然后用乙醇超声振荡2 h；f.最后，将步骤e制取的样品放在150 ℃的真空干燥箱中，真空度：50 mbar，活化24 h。
【技术特征摘要】
1.一种金属有机骨架材料MIL-53（Fe）孔道开放方式的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a.在80℃的条件下，将1.5g表面活性剂聚乙烯醇溶解在150mLN,N-二甲基甲酰胺溶剂中制备聚乙烯醇饱和溶液的饱和溶液；b.称取0.675g氯化铁、0.83g对苯二甲酸，量取总体积为56mL的N,N-二甲基甲酰胺和步骤a中的聚乙烯醇饱和溶液进行混合；c.将步骤b的混合溶液超声震荡两个小时后，搅拌两个小时，倒入聚四氟乙烯反应釜中；d.将步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：张丹，王磊，宫晓杰，段林海，刘姝，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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