一种有机胺阳离子修饰的金属-有机框架材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种有机胺阳离子修饰的金属

【技术实现步骤摘要】
一种有机胺阳离子修饰的金属
‑
有机框架材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料化学
，尤其涉及一种有机胺阳离子修饰的金属
‑
有机框架材料及制备方法。

技术介绍

[0002]金属
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有机框架(MOF)材料是近20年来发展最为迅速的一类晶态多孔材料，作为一种由有机配体和金属离子配位自组装形成的有机
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无机杂化框架材料，这类材料具有孔结构均一、比表面积高、且孔结构和孔化学环境可修饰等优点，在气体存储与分离、催化、传感、药物传输等多个领域存在着广泛的应用前景。特别地，在气体分离领域，金属
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有机框架材料的结构可设计性和可调性赋予了它特殊的吸附和分离性质，被认为是一种具有光明应用前景的气体分离吸附剂。
[0003]由于二氧化碳是导致温室效应的主要物质，从混合气体中分离二氧化碳对于降低碳排放具有重要意义。金属
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有机框架材料在二氧化碳分离领域具有重要应用前景。由于二氧化碳分子的酸性，可通过调节金属
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有机框架材料孔道内部修饰含有碱性基团的分子，如有机胺，来提高对二氧化碳的吸附选择性。然而，传统的修饰碱性基团的方法多采用后修饰方法，即采用浸渍法等手段在金属
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有机框架内部修饰有机胺。然而，由于大多数有机胺会对金属
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有机框架材料的骨架产生一定的破坏，使得该方法具有较大的局限性。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，针对现有金属
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有机框架材料在修饰碱性官能团方法上的不足，本专利技术提供了一类新型的修饰碱性基团的方法，通过调控合成条件，在金属
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有机框架材料内部原位产生有机胺阳离子，本专利技术提供的方法制备的有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料，可解决后修饰法中有机胺对金属
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有机框架材料的骨架破坏问题，同时展现出优异的二氧化碳分离性能。
[0005]本专利技术提供了一种有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料的制备方法，包括：
[0006]将有机配体和金属离子化合物在溶剂和调节剂中混合，得到混合物；
[0007]将所述混合物进行反应，得到有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料。
[0008]优选的，所述有机配体为含有官能团的羧酸配体。
[0009]优选的，所述官能团的碳链数为1～3。
[0010]优选的，所述有机配体选自1,3,5
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三(3,5
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二羧基苯基)
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2,4,6
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三甲氧基苯，1,3,5
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三(3,5
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二羧基苯基)
‑
2,4,6
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三羟基苯和1,3,5
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三(3,5
‑
二羧基苯基)
‑
2,4,6
‑
三甲基苯中的一种或几种。
[0011]优选的，所述金属离子化合物为过渡金属离子化合物。
[0012]优选的，所述有机配体与金属离子化合物的摩尔比为1：(0.5～2)。
[0013]优选的，所述溶剂选自N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺和N,N
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二乙基甲酰胺中的一种或几种。
[0014]优选的，所述调节剂为酸。
[0015]优选的，所述反应的温度为60～150℃。
[0016]本专利技术提供了一种上述技术方案所述的方法制备得到的有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料。
[0017]本专利技术制备得到的有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料为阴离子骨架，孔道中的有机胺离子为阳离子，通过阳离子与阴离子骨架之间的电荷平衡，使得整个金属
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有机框架材料为电中性。
[0018]在本专利技术中，有机胺溶剂发生分解，在金属
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有机框架材料在孔道内部原位产生了有机胺阳离子，本专利技术制备的有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料对二氧化碳的吸附表现出优异的吸附选择性，提高对二氧化碳的分离性能。
[0019]本专利技术基于含有酰胺基团的有机溶剂会在加热的条件下分解，生成有机胺，在金属
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有机框架材料的形成过程中，有机溶剂会起到模板剂的作用，有机溶剂在分解之后的产物也会停留在金属
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有机框架材料的孔道中，从而构成有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料。由于有机胺基团为金属
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有机框架材料形成过程中原位产生的，不会对金属
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有机框架材料的骨架造成破坏。另外，由于电荷平衡的作用，有机胺阳离子均匀地分布在金属
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有机框架材料的孔道中，不会在孔道中聚集。
[0020]本专利技术提供了一种有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料，以金属
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有机框架材料作为分离二氧化碳的材料，对改善二氧化碳的吸附分离性质，提高金属
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有机框架材料的二氧化碳分离性能具有重要意义；本专利技术中有机配体上的有机官能团对于调节金属
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有机框架材料的拓扑结构具有重要影响；通过在有机配体上修饰官能团，可改变金属
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有机框架材料中有机配体的空间构型；这些具有不同的空间构型对于获得具有特定构型的金属
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有机框架材料具有重要意义；本专利技术可以在金属
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有机框架材料孔道内部原位产生有机胺阳离子，这避免了后修饰方法所带来的对金属
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有机框架材料的骨架破坏，同时该方法也减少了操作步骤；本专利技术制备的有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料由于具有碱性基团，而且具有不平衡的电荷，大幅度提升了对二氧化碳分子和金属
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有机框架材料之间的作用力，从而显著改善金属
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有机框架材料对二氧化碳的吸附选择性，提高金属
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有机框架材料的二氧化碳分离性能。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例3制备得到的有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料的晶体结构堆积图；
[0022]图2为本专利技术实施例3制备得到的有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料的X
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射线粉末衍射谱图；
[0023]图3为本专利技术实施例3制备得到的有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料的X
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射线单晶衍射解析图；
[0024]图4为本专利技术实施例4制备得到的有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料的X
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射线粉末衍射谱图；
[0025]图5为本专利技术实施例5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料的制备方法，包括：将有机配体和金属离子化合物在溶剂和调节剂中混合，得到混合物；将所述混合物进行反应，得到有机胺阳离子修饰的金属
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有机框架材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机配体为含有官能团的羧酸配体。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述官能团的碳链数为1～3。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述有机配体选自1,3,5
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三(3,5
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二羧基苯基)
‑
2,4,6
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三甲氧基苯，1,3,5
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三(3,5
‑
二羧基苯基)
‑
2,4,6
‑
三羟基苯和1,3,5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良军，赵学波，张冬冬，邢涛，顾鑫，李冰，代鹏程，张奎同，张付昭，韩嘉，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：