制备在聚合物溶液中的金属有机框架的胶体悬浮液的方法及其用途技术

本文描述了一种用于制备金属有机框架悬浮液的方法。该方法包括提供杂化材料，该杂化材料包括包含微孔的纳米结晶金属有机框架和包含介孔的介孔聚合物材料，其中纳米结晶金属有机框架被均匀地分散在介孔聚合物材料的介孔或空隙空间内并且基本上仅存在于介孔聚合物材料的介孔或空隙空间内；并且其中杂化材料具有在相对于杂化材料的总重量的5％‑50％的范围内的金属有机框架的重量百分比。该方法包括使杂化材料与介孔聚合物材料可溶于其中的溶剂接触，从而形成聚合物溶液，纳米结晶金属有机框架基本上均匀地分散和悬浮在所述聚合物溶液中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备在聚合物溶液中的金属有机框架的胶体悬浮液的方法及其用途关于联邦赞助的研究或开发的声明本专利技术根据由美国能源部(USDepartmentofEnergy)授予的DE-FE0026432在政府支持下进行。政府在本专利技术中具有某些权利。相关申请的交叉引用本申请要求于2018年5月18日提交的标题为“METHODOFMAKINGCOLLOIDALSUSPENSIONSOFMETALORGANICFRAMEWORKSINPOLYMERICSOLUTIONSANDUSESTHEREOF”的美国临时专利申请第62/673,389号的优先权的权益，该美国临时专利申请通过该引用以其整体并入本文。领域本公开内容描述了在聚合物溶液中的纳米结晶金属有机框架的胶体悬浮液以及其制备和使用方法。纳米结晶金属有机框架通常将使用固态结晶的方法形成，其中金属有机框架(MOF)在不存在溶剂的情况下在介孔聚合物材料(MPM)的孔空间内形成。背景基于金属有机框架(MOF)的杂化材料(hybridmaterial)作为与不同载体(support)(诸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备金属有机框架悬浮液的方法，包括：/n-提供杂化材料，所述杂化材料包括包含微孔的纳米结晶金属有机框架和包含介孔的介孔聚合物材料，其中所述纳米结晶金属有机框架被均匀地分散在所述介孔聚合物材料的所述介孔或空隙空间内并且基本上仅存在于所述介孔聚合物材料的所述介孔或空隙空间内；并且其中所述杂化材料具有在相对于所述杂化材料的总重量的5％-50％的范围内的所述金属有机框架的重量百分比；和/n-使所述杂化材料与所述介孔聚合物材料可溶于其中的溶剂接触，从而形成聚合物溶液，所述纳米结晶金属有机框架基本上均匀地分散和悬浮在所述聚合物溶液中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180518 US 62/673,3891.一种用于制备金属有机框架悬浮液的方法，包括：
-提供杂化材料，所述杂化材料包括包含微孔的纳米结晶金属有机框架和包含介孔的介孔聚合物材料，其中所述纳米结晶金属有机框架被均匀地分散在所述介孔聚合物材料的所述介孔或空隙空间内并且基本上仅存在于所述介孔聚合物材料的所述介孔或空隙空间内；并且其中所述杂化材料具有在相对于所述杂化材料的总重量的5％-50％的范围内的所述金属有机框架的重量百分比；和
-使所述杂化材料与所述介孔聚合物材料可溶于其中的溶剂接触，从而形成聚合物溶液，所述纳米结晶金属有机框架基本上均匀地分散和悬浮在所述聚合物溶液中。


2.根据权利要求18所述的方法，还包括：
-提供第二聚合物材料的溶液；和
-将所述金属有机框架悬浮液与所述第二聚合物溶液合并以形成第二金属有机框架悬浮液。


3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述金属有机框架包括选自由以下组成的组的至少一种金属：Mg、V、Cr、Mo、Zr、Hf、Mn、Fe、Co、Cu、Ni、Zn、Ru、Al以及Ga。


4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述金属有机框架是选自由以下组成的组的至少一种：MIL-101、MIL-100、MIL-53、MOF-74、UiO-66、UiO-67、ZIF-8、ZIF、HKUST-1、M2(dobpdc)、NU-1000、PCN-222、PCN-224及其衍生物。


5.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述微孔具有在0.5nm-5.0nm的范围内的平均直径。


6.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述杂化材料包括具有在2nm-50nm的范围内的平均直径的介孔和具有在0.5nm-5.0nm的范围内的平均直径的微孔。


7.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述介孔、所述微孔或两者均是单分散的，具有小于10％的变异系数。


8.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述纳米结晶金属有机框架具有小于200nm的平均最长线性尺寸。


9.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述杂化材料具有在10m2/g-1200m2/g的范围内的表面积。


10.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述杂化材料具有100μm-500μm的平均最长线性尺寸。


11.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述聚合物材料包括介孔聚丙烯酰胺或介孔聚丙烯腈。


12.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述溶剂包括有机溶剂。


13.根据权利要求12所述的方法，其中所述有机溶剂包括：丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、丁醇、乙腈、THF、DMF、CHCl3、CH2Cl2、甲苯或二噁烷。


14.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，还包括在使所述杂化材料与所述溶剂接触之前将所述杂化材料纯化。


15.根据权利要求14所述的方法，其中纯化包括：
-将所述杂化材料溶解在溶剂中；
-过滤所得到的溶液；和
-从过滤的溶液中沉淀纯化的杂化材料。


16.一种悬浮液，包含悬浮在聚合物溶液中的纳米结晶金属有机框架，其中所述纳米结晶金属有机框架包括具有在0.5nm-5nm的范围内的平均直径的微孔，并且其中所述纳米结晶金属有机框架基本上均匀地分散在所述聚合物溶液中，所述聚合物溶液包含溶解在非水性溶剂中的第一聚合物材料。


17.根据权利要求16所述的金属有机框架悬浮液，其中所述微孔具有小于10％的变异系数。


18.根据权利要求16-17中任一项所述的金属有机框架悬浮液，其中所述纳米结晶金属有机框架具有小于200nm的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊格纳西奥·卢斯明格斯，穆斯塔法·索克里，马蒂·劳尔，罗拉·戈恩·托伊，
申请(专利权)人：研究三角协会，
类型：发明
国别省市：美国;US