一种MOF-on-MOF复合膜材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合膜材料领域，涉及一种MOF

【技术实现步骤摘要】
一种MOF
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on
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MOF复合膜材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合膜材料领域，具体地，涉及一种MOF
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MOF复合膜材料的制备方法，以及由该方法制得的MOF
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MOF复合膜材料。

技术介绍

[0002]由于MOF具有较大的可接触表面积，均匀且可调的孔径和化学模块性，因此其在众多学科中引起了广泛关注。例如，已经探索了MOF在气体吸附和分离、多相催化、传感器技术、生物科学和光学器件等中的应用。通常，MOF合成为离散晶体，尺寸范围从纳米到毫米。但是对于某些应用需要合成薄膜。例如，MOF薄膜已被用于制造光学和电子设备，如化学传感器，燃料电池催化剂和晶体管。此外，这些应用利用MOF孔隙来结合客体分子，这决定了材料的整体性质。通过逐层(LbL)方法合成这种MOF薄膜可以通过选择合适的有机连接体来引入多功能性。实际上，先前已经实现了部分取向的薄膜或晶体，其中可以通过外延生长在单晶中实现具有不同尺寸和功能的孔。
[0003]2019年一项研究报道了由多达三个不同MOF层组成的精确对准的MOF
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MOF薄膜。每个MOF层在三个结晶方向上异质外延匹配并与Cu(OH)2基板对齐。通过采用LbL方法，能够制造多层MOF
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MOF薄膜。但对于不同组成的薄膜材料及制备方法，本领域仍有进一步改进的需求。
专利
技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种新的MOF
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MOF复合膜材料及其制备方法。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种MOF
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MOF复合膜材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1、合成Cu
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TCPP：
[0007]配制溶液A：将N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇混合，形成混合溶液，再向其中加入Cu(NO3)2·
3H2O、三氟乙酸和聚乙烯吡咯烷酮；
[0008]配制溶液B：将N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇混合，形成混合溶液，再将TCPP溶解其中；
[0009]将配好的溶液B逐滴加入到溶液A中，再将混合后的溶液超声并加热进行反应，反应结束后，用无水乙醇洗涤，得到二维纳米片材料Cu
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TCPP；将所得Cu
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TCPP烘干并分散在无水乙醇中，得到Cu
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TCPP分散液。
[0010]S2、合成Zn2(TCPPE)：
[0011]取Zn(NO3)2·
6H2O、H4TCPPE、Dmpbim、N,N
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二甲基乙酰胺、乙醇混合，超声作用后，移至反应釜中进行反应，反应结束后冷却至室温，再用N,N
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二甲基乙酰胺洗涤，得到棕黄色的Zn2(TCPPE)晶体，将所得Zn2(TCPPE)冻干并分散在DMAC中，得到Zn2(TCPPE)分散液；
[0012]S3、制备Cu
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TCPP@Zn2(TCPPE)@PAN复合膜：
[0013]在水解后的PAN膜上沉积步骤S2制得的Zn2(TCPPE)分散液，得到Zn2(TCPPE)@PAN膜，将Zn2(TCPPE)@PAN膜烘干，然后逐滴添加步骤S1制得的Cu
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TCPP分散液至烘干后的Zn2(TCPPE)@PAN膜上，干燥后得到Cu
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TCPP@Zn2(TCPPE)@PAN膜。
[0014]根据本专利技术一种具体实施方式，溶液A中，所述N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇的体积比为2.5
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3.5:1；相对于每mL的N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶液，所述Cu(NO3)2·
3H2O的摩尔量为0.01
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0.02mmol，所述三氟乙酸的摩尔量为8
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12μM，所述聚乙烯吡咯烷酮的质量为8
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12mg。
[0015]根据本专利技术一种具体实施方式，溶液B中，所述N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇的体积比为2.5
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3.5:1；相对于每mL的N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶液，所述TCPP的摩尔量为0.004
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0.006mmol。
[0016]根据本专利技术一种具体实施方式，步骤S1中，所述超声的时间为8
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12min，所述加热反应的温度为70
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90℃，时间为2
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4h。
[0017]根据本专利技术一种具体实施方式，步骤S2的反应体系中，N,N
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二甲基乙酰胺与乙醇的体积比为1.5
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2.5:1，相对于每mL的乙醇，所述Zn(NO3)2·
6H2O的摩尔量为0.04
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0.06mmol，所述H4TCPPE的摩尔量为0.004
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0.006mmol，所述Dmpbim的摩尔量为0.01
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0.02mmol。
[0018]根据本专利技术一种具体实施方式，步骤S2中，所述超声作用的时间为15
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25分钟，反应的温度为110
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130℃，时间为1.5
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2.5天。
[0019]根据本专利技术一种具体实施方式，步骤S3中，所述水解后的PAN膜通过如下步骤获得：在55
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65℃条件下，用1.8
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2.2mol/L NaOH处理PAN膜15
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25min，将处理后的PAN膜用纯水洗涤，然后加入草酸，直到pH值为中性，引入能够通过氢键与Zn2(TCPPE)连接的羧基。
[0020]根据本专利技术一种具体实施方式，所述Cu
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TCPP分散液的浓度为0.4
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0.6mg/mL，所述Zn2(TCPPE)分散液的浓度为0.8
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1.2mg/mL。
[0021]根据本专利技术一种具体实施方式，步骤S3中，将Zn2(TCPPE)@PAN膜在37℃烘箱中烘干；逐滴添加步骤S1制得的Cu
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TCPP分散液至Zn2(TCPPE)@PAN膜上，在37℃的烘箱中过夜干燥，得到Cu
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TCPP@Zn2(TCPPE)@PAN膜。
[0022]本专利技术的第二方面提供由上述的制备方法制得的MOF
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on
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MOF复合膜材料。
[0023]本专利技术通过简便的方法，获得了Cu
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TCPP@Zn2(TCPPE)@PAN膜，通过电镜、紫外及荧光光谱和FTIR等表征确认本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
(TCPPE)@PAN膜上，在37℃的烘箱中过夜干燥，得到Cu
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TCPP@Zn2(TCPPE)@PAN膜。10.由权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：任舒悦，高志贤，周子萱，周焕英，彭媛，李双，韩殿鹏，秦康，王瑜，
申请(专利权)人：军事科学院军事医学研究院环境医学与作业医学研究所，
类型：发明
国别省市：