铜纳米粒子@金属有机框架材料及其制备方法技术

本发明专利技术具体设计一种一锅法合成铜纳米粒子@金属有机框架材料。该金属有机框架材料的分子式为[Na

【技术实现步骤摘要】
铜纳米粒子@金属有机框架材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种一锅法制备铜纳米粒子@金属有机框架材料的方法，属于金属有机框架材料制备领域。

技术介绍

[0002]金属有机框架材料是由金属离子与有机配体通过配位键进自组装的多孔晶体材料。与传统多孔材料相比，金属有机框架材料具有高比表面积、高孔隙率、结构有序可控及功能的可修饰性，使得金属有机框架材料在催化、分离传感等领域受到广泛关注。
[0003]与宏观固体材料相比，铜纳米材料具有高导热性、导电性、高催化性、超疏水性等优点，所以铜纳米粒子在催化、传感器等领域广泛应用。
[0004]铜纳米粒子@金属有机框架材料由于金属有机框架材料的框架结构的孔道的有序性使得铜纳米粒子均匀分散在孔道中，为催化反应提供了更多的活性表面且可以防止铜纳米粒子因聚集而丧失活性。
[0005]从现有的报导上看，铜纳米粒子@金属有机框架材料的制备大部分通过将已合成的铜纳米粒子导入到金属有机框架或其他多孔材料中，虽然该方法也能成功将铜纳米粒子负载进孔材料中，但该方法比较容易导致铜纳米粒子在负载过程中发生团聚现象，影响材料的性能。因此，均匀负载纳米粒子进入孔材料对提高材料性能是至关重要的。而目前并未见通过调控宽pH范围(2
‑
14)以一锅法逐步将铜纳米粒子均匀负载进MOF孔道来获得铜纳米粒子@金属有机框架材料的报道，这种一锅法逐步调控策略有望解决铜纳米在孔道中的团聚现象。

技术实现思路
：
[0006]本专利技术提供了一锅法合成铜纳米粒子@金属有机框架材料的方法，能直接将加入的铜离子直接转变为铜纳米粒子，解决了上述问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种铜纳米粒子@金属有机框架材料，其中金属有机框架材料的分子式为Na
1.5
(5
‑
SO3ipa)
0.5
，属于正交晶系，空间群为Pnma，晶胞参数为：，属于正交晶系，空间群为Pnma，晶胞参数为：α＝β＝γ＝90
°
，其中，5
‑
SO3ipa为5
‑
磺酸基间苯二甲酸，每个Na
+
与来自不同配体的两个羧酸基团和两个磺酸基团进行配位形成一个一维杆状的次级结构单元，每个所述次级结构单元通过有机配体的连接形成三维金属有机框架，所述铜纳米粒子负载于其中形成CuNPs@MOF。
[0009]一种如前述的铜纳米粒子@金属有机框架材料的制备方法，其包括如下步骤：
[0010]将5
‑
磺酸基间苯二甲酸单钠盐和三水合硝酸铜加入N,N
‑
二甲基甲酰胺中，混匀后，调节pH值至2～14，密封，在150～170℃下进行溶剂热反应，得到所述铜纳米粒子@金属有机框架材料。
[0011]作为优选方案，所述三水合硝酸铜与5
‑
磺酸基间苯二甲酸单钠盐摩尔比为1:1～
1:3。
[0012]在该优选方案中，能获得负载程度较高的铜纳米粒子@金属有机框架材料，选取其余方案会出现负载程度偏低，甚至出现未负载的金属有机框架材料。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0014]1、本专利技术合成的铜纳米粒子@金属有机框架材料，制作工艺简单、易于合成。
[0015]2、本专利技术在碱性条件下进行反应，使得铜离子生成氢氧化铜，在150～170℃条件下反应使得氢氧化铜分解形成铜纳米粒子。
[0016]3、本专利技术通过调节pH值获得铜纳米粒子均匀分布于孔隙中的全负载铜纳米粒子@金属有机框架材料。
附图说明
[0017]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0018]图1为本专利技术中铜纳米粒子@金属有机框架材料的合成示意图；
[0019]图2为调控不同pH值铜纳米粒子@金属有机框架材料负载铜纳米粒子光学显微镜下形貌图；
[0020]图3为铜纳米粒子@金属有机框架材料CuNPs@MOF(12)和铜纳米粒子XRD图(a)和金属有机框架XRD图(b)。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0022]实施例1
[0023]本实验涉及一种MOF材料的制备方法，具体包括如下步骤：将0.5
‑
0.8mmol 5
‑
磺酸基间苯二甲酸单钠盐加入到8
‑
10mL的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中混合均匀后，调节pH值为12；将上述溶液放入水热釜中，放置入烘箱，温度从室温加热到150
‑
170℃；在上述温度保持36
‑
60h，取出水热釜，冷却至室温；将水热釜中固体取出用N,N
‑
二甲基甲酰胺洗涤产品，在室温下自然挥发干燥后得到无色块状样品为该MOF材料。
[0024]实施例2
[0025]本实验涉及一种铜纳米粒子的制备方法，具体包括如下步骤：将0.5
‑
0.8mmol三水合硝酸铜加入到8
‑
10mL的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中混合均匀后，调节pH值为12；将上述溶液放入水热釜中，放置入烘箱，温度从室温加热到150
‑
170℃；在上述温度保持36
‑
60h，取出水热釜，冷却至室温；将水热釜中固体取出用N,N
‑
二甲基甲酰胺洗涤产品，在室温下自然挥发干燥后得到红色粉末状样品为氧化铜纳米粒子CuNPs。
[0026]实施例3
[0027]本实验涉及一种铜纳米粒子@金属有机框架材料的制备方法，具体包括如下步骤：将0.5
‑
0.8mmol三水合硝酸铜，0.5
‑
0.8mmol 5
‑
磺酸基间苯二甲酸单钠盐加入到8
‑
10ml的
N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中混合均匀后，调节pH值为2；将上述溶液放入水热釜中，放置入烘箱，温度从室温加热到150
‑
170℃；在上述温度保持36
‑
60h，取出水热釜，冷却至室温；将水热釜中固体取出用N,N
‑
二甲基甲酰胺洗涤产品，在室温下自然挥发干燥后得到红色块状样品CuNPs@MOF(2)。
[0028]实施例4
[0029]本实验涉及一种铜纳米粒子@金属有机框架材料的制备方法，具体包括如下步骤：将0.5
‑
0.8mmol三水合硝酸铜，0.5
‑
0.8mmol 5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜纳米粒子@金属有机框架材料，其特征在于，金属有机框架材料的分子式为[Na
1.5
(5
‑
SO3ipa)
0.5
]，属于正交晶系，空间群为Pnma，晶胞参数为：]，属于正交晶系，空间群为Pnma，晶胞参数为：α＝β＝γ＝90
°
，其中，5
‑
SO3ipa为5
‑
磺酸基间苯二甲酸，每个Na
+
与来自不同配体的两个羧酸基团和两个磺酸基团进行配位形成一个一维杆状的次级结构单元，每个所述次级结构单元通过有机配体的连接形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽贞，彭响方，陈耀宗，
申请(专利权)人：福建理工大学，
类型：发明
国别省市：