一种稀土基金属有机骨架材料的制备方法及其形貌调控方法技术

本发明专利技术提供了一种稀土基金属有机骨架材料的制备方法及其形貌调控方法，所述制备方法包括：将含常规金属元素的盐、含稀土金属元素的盐、链接剂与溶剂混合，进行反应，反应后过滤，收集固体，干燥，即得；所述常规金属元素包括铬、镍、铁或钴中的任意一种或至少两种的组合，所述稀土金属元素包括钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥或钪中的任意一种或至少两种的组合。本发明专利技术成功将常规金属与稀土金属同时引入并均匀分散在金属有机骨架中，制得稀土基金属有机骨架材料，另外本发明专利技术还提出通过改变溶剂的组成来调控稀土基金属有机骨架材料的形貌的方法。属有机骨架材料的形貌的方法。属有机骨架材料的形貌的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土基金属有机骨架材料的制备方法及其形貌调控方法


[0001]本专利技术属于材料领域，涉及一种稀土基金属有机骨架材料的制备方法及其形貌调控方法。

技术介绍

[0002]金属有机骨架(MOF)材料的形成是利用金属离子和有机配体自组装形成，这种材料一方面可以依据金属离子自身特定的配位倾向，配体链接剂的种类来影响最终晶体结构，另一方面反应时所在的溶剂环境同样也会对反应结果产生不同的影响。所以多种影响因素的存在也使得其结构和功能便具有了多样性，从而具有运用于多种场景，不同用途的潜在可能，由此使其备受关注。
[0003]稀土元素由于原子半径大、最外层4f电子层独特的结构，使其在自行配位过程中有着极大的优势，那么是否可以使其和多种元素在合适条件下引入并均匀分散在金属有机骨架内是具有挑战性的，目前也未见关于同时含有稀土金属与常规金属的MOF材料相关的研究。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种稀土基金属有机骨架材料的制备方法及其形貌调控方法。
[0005]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种稀土基金属有机骨架材料的制备方法，所述制备方法包括：将含常规金属元素的盐、含稀土金属元素的盐、链接剂与溶剂混合，进行反应，反应后过滤，收集固体，干燥，即得；
[0007]所述常规金属元素包括铬、镍、铁或钴中的任意一种或至少两种的组合，所述稀土金属元素包括钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥或钪中的任意一种或至少两种的组合。
[0008]优选地，所述盐包括硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐或氯化盐中的任意一种或至少两种的组合。
[0009]优选地，所述链接剂包括均苯三甲酸。
[0010]优选地，所述溶剂包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、无水乙醇或水中的任意一种或至少两种的组合。
[0011]优选地，所述反应的温度为90℃～200℃，例如90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃等，时间为6～48h，例如6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h、26h、28h、30h、32h、34h、36h、38h、40h、42h、44h、46h、48h等。
[0012]优选地，所述干燥的温度为60～90℃，例如60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃等。
[0013]优选地，所述稀土基金属有机骨架材料为NiY
‑
MOF，所述制备方法包括：将镍盐、钇
盐、链接剂与溶剂混合，进行反应，反应后过滤，收集固体，干燥，即得；
[0014]其中，所述镍盐、钇盐与链接剂的摩尔量之比为1:1:(10～15)，所述镍盐包括硝酸镍、磷酸镍、硫酸镍、碳酸镍或氯化镍中的任意一种或至少两种的组合，所述钇盐包括硝酸钇、磷酸钇、硫酸钇、碳酸钇或氯化钇中的任意一种或至少两种的组合。
[0015]上述(10～15)中的具体数值例如10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15等。
[0016]优选地，所述镍盐与溶剂的用量比为(0.001～0.003)mol/(40～50)mL。
[0017]上述(0.001～0.003)中的具体数值例如0.001、0.0012、0.0014、0.0016、0.0018、0.002、0.0022、0.0024、0.0026、0.0028、0.003等。
[0018]上述(40～50)中的具体数值例如40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50等。
[0019]第二方面，本专利技术提供一种稀土基金属有机骨架材料的形貌调控方法，所述形貌调控方法包括：利用如第一方面所述的制备方法制备稀土基金属有机骨架材料，通过改变溶剂的组成来调控稀土基金属有机骨架材料的形貌。
[0020]优选地，所述改变溶剂的组成包括：保持溶剂总量不变的情况下，改变溶剂中各组分的配比。
[0021]优选地，所述改变溶剂的组成包括：保持溶剂总量不变的情况下，改变溶剂中一种组分的占比，同时保持溶剂中其他组分之间的比例关系不变。
[0022]第三方面，本专利技术提供一种将NiY
‑
MOF的形貌调控为球状(扫描电镜下观察为球状)的方法，所述方法包括：利用如第一方面所述的制备方法制备NiY
‑
MOF，其中所述溶剂为：体积比为(0.8～1.2):(0.8～1.2)的N,N
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇、体积比为(18～22):(18～22):(4～6)的N,N
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇和水的组合、N,N
‑
二甲基甲酰胺或无水乙醇中的任意一种；优选为：体积比为1:1的N,N
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇、体积比为20:20:5的N,N
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇和水的组合、N,N
‑
二甲基甲酰胺或无水乙醇中的任意一种。
[0023]上述(0.8～1.2)中的具体数值例如0.8、0.9、1、1.1、1.2等。
[0024]上述(18～22)中的具体数值例如18、18.2、18.5、18.7、19、19.2、19.5、19.7、20、20.2、20.5、20.7、21、21.2、21.5、21.7、22等。
[0025]上述(4～6)中的具体数值例如4、4.2、4.4、4.5、4.6、4.8、5、5.2、5.4、5.5、5.6、5.8、6等。
[0026]第四方面，本专利技术提供一种将NiY
‑
MOF的形貌调控为棒状(扫描电镜下观察为棒状)的方法，所述方法包括：利用如第一方面所述的制备方法制备NiY
‑
MOF，其中所述溶剂为体积比为(4～6):(33
‑
37):(4～6)的N,N
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇和水的组合；优选为体积比为5:35:5的N,N
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇和水的组合。
[0027]上述(4～6)中的具体数值例如4、4.2、4.4、4.5、4.6、4.8、5、5.2、5.4、5.5、5.6、5.8、6等。
[0028]上述(33
‑
37)中的具体数值例如33、33.2、33.5、33.7、34、34.2、34.5、34.7、35、35.2、35.5、35.7、36、36.2、36.5、36.7、37等。
[0029]第五方面，本专利技术提供一种将NiY
‑
MOF的形貌调控为针状(扫描电镜下观察为棒状)的方法，所述方法包括：利用如第一方面所述的制备方法制备NiY
‑
MOF，其中所述溶剂为
水。
[0030]本专利技术所述的数值范围不仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土基金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将含常规金属元素的盐、含稀土金属元素的盐、链接剂与溶剂混合，进行反应，反应后过滤，收集固体，干燥，即得；所述常规金属元素包括铬、镍、铁或钴中的任意一种或至少两种的组合，所述稀土金属元素包括钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥或钪中的任意一种或至少两种的组合。2.如权利要求1所述的稀土基金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述盐包括硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐或氯化盐中的任意一种或至少两种的组合。3.如权利要求1或2所述的稀土基金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述链接剂包括均苯三甲酸；优选地，所述溶剂包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、无水乙醇或水中的任意一种或至少两种的组合。4.如权利要求1
‑
3中任一项所述的稀土基金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为90℃～200℃，时间为6～48h；优选地，所述干燥的温度为60～90℃。5.如权利要求1
‑
4中任一项所述的稀土基金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述稀土基金属有机骨架材料为NiY
‑
MOF，所述制备方法包括：将镍盐、钇盐、链接剂与溶剂混合，进行反应，反应后过滤，收集固体，干燥，即得；其中，所述镍盐、钇盐与链接剂的摩尔量之比为1:1:(10～15)，所述镍盐包括硝酸镍、磷酸镍、硫酸镍、碳酸镍或氯化镍中的任意一种或至少两种的组合，所述钇盐包括硝酸钇、磷酸钇、硫酸钇、碳酸钇或氯化钇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述镍盐与溶剂的用量比为(0.001～0.003)mol/(40～50)mL。6.一种稀土基金属有机骨架材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭果果，张伟，商晓云，黄祥云，满其奎，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：