一种金属-有机骨架复合材料IL@ZIF-67的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属

【技术实现步骤摘要】
一种金属
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有机骨架复合材料IL@ZIF
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67的制备方法


[0001]本专利技术公开了一种金属
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有机骨架复合材料的制备方法，更具体地说，它涉及一种离子液体封装在金属
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有机骨架空腔中的复合材料即IL@ZIF
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67的制备方法。

技术介绍

[0002]金属
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有机骨架(MOF)是一种新兴的多孔材料，它通过无机金属离子和有机配体组装而成的具有周期网状结构的配位聚合物，拥有高孔隙率、高比表面积、可调节孔尺寸等特点，在气体分离、电化学、催化、医学等方面拥有广阔的应用前景。
[0003]离子液体(IL)是由不对称有机阳离子与无机或有机阴离子配对组成的一种盐，在室温下通常为液体。它们的物理和化学性质可调，例如高电化学和热稳定性、不可燃性、可忽略不计的挥发性和高气体溶解度，现已广泛应用于催化、萃取和气体分离等领域。
[0004]将高孔隙率、结构可调的MOF材料与其他功能性材料结合构建复合材料，可发挥出超过原材料的优良特性，MOF复合材料产生的协同效应使其在气体吸附与存储、多相催化、化学传感等领域有更广泛的应用。
[0005]将IL封装到MOF的空腔中(IL@MOF)，精密调控MOF的孔尺寸的同时，实现离子液体和MOF材料的高效组合，制备新型功能化复合多孔材料，两者的协同作用有利于充分发挥两种材料的优势。目前合成IL@MOF复合材料的主要方法是浸渍法，这种方法耗废时间、合成效率低，从而损失了大量的离子液体，造成了原料的浪费，而且难以实现大规模制备。IL@ZIF
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67是MOF复合材料中分离烯烃/烷烃的理想材料，可用作气体分离吸附剂也可以用作气体分离膜的填料。
[0006]本专利技术采用机械化学法制备了IL@ZIF
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67复合材料(IL为1
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乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐，或1
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乙基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐，或1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐)，机械化学法作为一种绿色经济高效、易于批量生产的合成方法有望成为IL@MOF复合物制备的主要方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的为了解决上述金属
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有机骨架复合材料IL@ZIF
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67的合成采用浸渍法存在的制备时间长、产率低、难以大规模合成等技术问题而提供的快速，可大规模合成的一种金属
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有机骨架复合材料IL@ZIF
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67的制备方法。
[0008]本专利技术采用如下技术方案：一种金属
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有机骨架复合材料IL@ZIF
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67的制备方法，具体包括以下步骤：
[0009](1)配制浓度为1mol/L离子液体的甲醇溶液；
[0010](2)将氢氧化钴和2
‑
甲基咪唑混合均匀并研磨30min，研磨过程中滴加步骤(1)中一定体积的离子液体的甲醇溶液，得到淡紫色的氢氧化钴、2
‑
甲基咪唑和离子液体的混合物；
[0011](3)将步骤(2)所得的淡紫色的氢氧化钴、2
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甲基咪唑和离子液体的混合物放入60
℃恒温烘箱加热1h，其目的是为了加速金属钴与配体的配位进而生成ZIF
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67晶体以及加速离子液体进入ZIF
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67的孔中，得到紫色的金属
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有机骨架复合材料IL@ZIF
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67的粗产品；
[0012](4)将步骤(3)得到的金属
‑
有机骨架复合材料IL@ZIF
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67的粗产品用甲醇洗涤离心三次，其目的是为了洗掉多余的2
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甲基咪唑；
[0013](5)然后放入真空烘箱60℃干燥10h，其目的是为了除去甲醇，最后得到金属
‑
有机骨架复合材料IL@ZIF
‑
67。
[0014]进一步的，离子液体为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIMBF4)，1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐(EMIMPF6)，1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(EMIMTf2N)中之一；
[0015]进一步的，氢氧化钴和2
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甲基咪唑的用量，按摩尔比氢氧化钴：2
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甲基咪唑为1：4；离子液体的甲醇溶液的体积为0mL
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2.5mL；
[0016]进一步的，所述离子液体为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐，其用量分别为0mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL；
[0017]所述离子液体为1
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乙基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐，其用量分别为0mL、1.5mL、2.5mL；
[0018]进一步的，所述离子液体为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐，其用量分别为0mL、1.5mL、2.5mL。
[0019]其中所述离子液体不仅仅局限于上述三种，还可以是四氟硼酸盐、六氟磷酸盐、双三氟甲磺酰亚胺盐类的离子液体。
[0020]通过采用上述的技术方案，由于整个制备过程采用一步原位合成，因此与浸渍法相比，具有制备时间短，产率高，可大规模合成的特点。浸渍法合成IL@ZIF
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67要分两步合成，首先合成ZIF
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67,至少需要18h，而且产率特别低；然后合成IL@ZIF
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67，采用大量易挥发的有机溶剂如丙酮、三氯甲烷等，这些溶剂对人体和环境有很大的伤害，后续的洗涤离心干燥也需要花费大量的时间。而本专利技术的制备方法制备时间短，不超过24h，且溶剂只采用少量且毒性相对较低的甲醇。浸渍法合成的IL@ZIF
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67产率特别低，不足60％，产量有限，而本专利技术的制备方法产率高达99.9％，产量可实现批量生产。因此，本专利技术的制备方法有大规模合成的优势。
[0021]本专利技术的优点是：该制备方法具有制备时间短，产率高，可大规模制备的特点。IL@ZIF
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67在气体分离领域尤其在烯烃/烷烃等分离领域具有良好的应用前景。
附图说明
[0022]图1为实施例1中的XRD谱图。
[0023]图2为实施例1中的红外谱图。
[0024]图3为实施例1中的N2吸附等温线图。
[0025]图4为实施例1中的扫描电镜图。
[0026]图5为实施例2中的XRD谱图。
[0027]图6为实施例2中的红外谱图。
[0028]图7为实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属
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有机骨架复合材料IL@ZIF
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67的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：(1)配制浓度为1mol/L离子液体的甲醇溶液；(2)将氢氧化钴和2
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甲基咪唑混合均匀并研磨30min，研磨过程中滴加步骤(1)中一定体积的离子液体的甲醇溶液，得到淡紫色的氢氧化钴、2
‑
甲基咪唑和离子液体的混合物；(3)将步骤(2)所得的淡紫色的氢氧化钴、2
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甲基咪唑和离子液体的混合物放入60℃恒温烘箱加热1h，得到紫色的金属
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有机骨架复合材料IL@ZIF
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67的粗产品；(4)将步骤(3)得到的金属
‑
有机骨架复合材料IL@ZIF
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67的粗产品用甲醇洗涤离心三次；(5)然后放入真空烘箱60℃干燥10h，最后得到金属
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有机骨架复合材料IL@ZIF
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67。2.根据权利要求1所述的一种金属
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有机骨架复合材料IL@ZIF
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67的制备方法，其特征在于：步骤(1)中离子液体为1
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乙基
‑3‑
甲基咪唑...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲崇立，赵新，孙玉绣，乔志华，郭翔宇，牛瑞，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：