一种蒸汽法MOFs转变封装功能性客体分子的方法技术

本发明专利技术属MOFs复合材料和催化技术领域，为解决目前大尺寸功能性客体分子封装在MOFs中存在的问题，提供一种蒸汽法MOFs转变封装功能性客体分子的方法。功能性客体分子浸渍在MOFs1中10

【技术实现步骤摘要】
一种蒸汽法MOFs转变封装功能性客体分子的方法


[0001]本专利技术属于金属有机骨架（Metal
‑
organic Frameworks，MOFs）复合材料以及催化
，具体涉及一种蒸汽法MOFs转变封装功能性客体分子的方法，旨在将功能性的客体分子封装在MOFs材料中，实现保护功能性客体分子和选择性催化的目的。

技术介绍

[0002]功能性客体分子（酶、金属卟啉、贵金属纳米粒子、金属酞菁等）普遍具有较高的催化活性和立体选择性，因而被用于各类催化反应中。然而，在应用过程中它们普遍存在易于聚集、稳定性较差的问题，进而导致其应用受限。
[0003]金属有机骨架（Metal
‑
organic Frameworks，MOFs）是由无机节点与有机配体通过配位键的方式组装而成的，具有较高的比表面积、高的孔隙率、规则的孔尺寸、种类多样等特点，近些年来受到了研究者的广泛关注。相较于其他传统的多孔材料（多孔碳材料、分子筛、介孔二氧化硅等），MOFs灵活的结构赋予了其高度的可调节性和可修饰性的特点。基于此，将MOFs作为载体封装功能性客体分子以实现“1+1>2”的效果是解决功能性客体分子稳定性差、易于团聚的关键。
[0004]由于大部分MOFs的孔道尺寸在微孔（≤ 2 nm）范围，仅能封装小于孔尺寸的功能性客体分子且在应用中容易发生泄露。对于大尺寸功能性客体分子的封装依然受限。此外，如果直接在溶剂热条件下来进行MOFs转变，不可避免地造成功能性分子的泄漏，进而不能达到完美封装的效果。
[0005]鉴于上述的研究背景，寻求合适的策略来封装大尺寸功能性客体分子是非常重要的，目前，发展起来的“瓶中造船”策略仅局限于表面活性剂修饰的纳米粒子的封装，但是封装的纳米粒子表面覆盖了表面活性剂也会严重影响复合材料催化性能，因此，急需寻求一种有效的方法去解决大尺寸功能性客体分子封装在MOFs中的难题。
[0006]如上所述，大尺寸功能性客体分子封装在MOFs中因其在催化、生物医学、发光等领域引起了研究者广泛的关注。而传统的制备方法往往存在封装困难的问题，因此发展一种有效的封装功能性客体分子在MOFs中的策略是必要的。

技术实现思路

[0007]本专利技术为了解决目前现有技术中存在的问题，提供了一种蒸汽法MOFs转变封装功能性客体分子的方法。
[0008]本专利技术由如下技术方案实现的：一种蒸汽法MOFs转变封装功能性客体分子的方法，以大孔径MOFs1作为模板，将功能性客体分子浸渍在10
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100 mg MOFs1中搅拌10
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48h，得到的材料和5
‑
50 mg的小孔径MOFs2的配体在溶剂蒸汽中50
‑
200℃加热1
‑
48 h反应，得到功能性客体分子与小孔径MOFs2组成的复合物，然后离心、洗涤、收集、烘干即可；其中：功能性客体分子的量为0.1
‑
50 mmol，功能性客体分子的分子尺寸小于大孔MOFs1的孔道尺寸；所述MOFs1为UiO
‑
67或UiO
‑
68；所述MOFs2为UiO
‑
67或UiO
‑
66。
[0009]所述功能性客体分子为钴金属卟啉（CoTCPP）或染料分子二苯酮（BP）；所述溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基已酰胺或二甲基亚砜中的任意一种。
[0010]所述功能性客体分子的分子尺寸小于大孔MOFs1的孔道尺寸，大于小孔径MOFs2的孔径，功能性客体分子不破坏MOFs1和MOFs2结构。
[0011]所述MOFs1、MOFs2分别为由无机节点与有机配体通过配位自组装形成的具有周期性网状结构的多孔材料；所述无机节点为Zr离子，所述有机配体为对苯二甲酸、4,4'
‑
联苯二甲酸或4,4'
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三联苯二甲酸中的任意一种。
[0012]所述大孔MOFs1的无机节点与小孔MOFs2的无机节点相一致。
[0013]所述离心条件为8000
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10000 r/min离心5
‑
30 min；洗涤方法为：先用N,N
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二甲基甲酰胺洗3遍，后用乙醇洗3遍；烘干方法为室温到180 ℃下真空干燥箱过夜。
[0014]实施所述方法的反应釜，包括设置于大反应釜内衬中的小反应釜内衬；所述小反应釜内衬顶部支撑有滤网架，滤网架上设置浸渍有功能性客体分子的MOFs1、MOFs2的配体；所述大反应釜内衬内部设置溶剂液层；大反应釜顶部密封。
[0015]本专利技术所述方法具有封装条件温和、封装的功能性客体分子的种类较多的优点；由于所制备的功能性客体分子是封装在MOFs中的，且功能性客体分子的分子尺寸小于MOFs2的孔道尺寸，进而能够在催化反应中实现不同尺寸底物分子的筛分以及对功能性客体分子的选择性保护。此外，该方法相对于传统的“瓶中造船”策略，封装过程简便、温和、缓慢且没有加入表面活性剂，能够实现大分子功能性客体分子的封装。
附图说明
[0016]图1为本专利技术所述实施蒸汽法MOFs转变封装功能性客体分子的方法的反应釜结构示意图；图中：1
‑
溶剂液层；2
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滤网架；3
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大反应釜内衬；4
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小反应釜内衬；图2为实施例1中UiO
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67的XRD图；图3为实施例1中UiO
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67的TEM图；图4为实施例1中BP/UiO
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67转BP@UiO
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66的TEM图；图5为实施例1中BP/UiO
‑
67转BP@UiO
‑
66的XRD图；图6为实施例1中BP@UiO
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66的荧光猝灭图；图7为实施例3中CoTCPP/UiO
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67转CoTCPP@UiO
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66的TEM图；图8为实施例3中CoTCPP/UiO
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67转CoTCPP@UiO
‑
66的XRD图；图9为实施例3中CoTCPP@UiO
‑
66在环氧反应中的尺寸选择性催化图。
具体实施方式
[0017]下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。以下实施例只是用于更加清楚地说明本专利技术的性能，而不能仅局限于下面的实施例。
[0018]实施例1：UiO
‑
67的制备：称取19.36 mg联苯二甲酸并移取120
ꢀµ
L三乙胺分散在5 mL的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，超声搅拌均匀。随后，称取18.64 mg的氯化锆并移取1.37 mL的冰醋酸分散在5 mL的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，超声搅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽法MOFs转变封装功能性客体分子的方法，其特征在于：以大孔径MOFs1作为模板，将功能性客体分子浸渍在10
‑
100 mg MOFs1中10
‑
48h，得到的材料和5
‑
50 mg的小孔径MOFs2的配体在溶剂蒸汽中50
‑
200 ℃加热1
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48 h反应，得到功能性客体分子与小孔径MOFs2组成的复合物，然后离心、洗涤、收集、烘干即可；其中：功能性客体分子的量为0.1
‑
50 mmol，功能性客体分子的分子尺寸小于大孔MOFs1的孔道尺寸；所述MOFs1为UiO
‑
67或UiO
‑
68；所述MOFs2为UiO
‑
67或UiO
‑
66。2.根据权利要求1所述的一种蒸汽法MOFs转变封装功能性客体分子的方法，其特征在于：所述功能性客体分子为钴金属卟啉CoTCPP或染料分子二苯酮（BP）；所述溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基已酰胺或二甲基亚砜中的任意一种。3.根据权利要求1所述的一种蒸汽法MOFs转变封装功能性客体分子的方法，其特征在于：所述功能性客体分子的分子尺寸小于大孔MOFs1的孔道尺寸，大于小孔径MOFs2的孔径，功能性客体分子不破坏MOFs1和MOFs2结构。4.根据权利要求3所述的一种蒸汽法MOFs转变封装功能性客体分子的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，郭玮，刘子婧，王爽，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：