一种生物基MOFs纳米材料及其制备方法和应用技术

技术编号：39950054 阅读：5 留言：0更新日期：2024-01-08 23:14

本发明专利技术公开了一种生物基MOFs纳米材料及其制备方法和应用，其结构式为本发明专利技术通过调控获得了直径均匀，形貌良好的生物基MOFs纳米棒；没有引入含磷，含卤素元素，且所选原料为可再生平台产物，最后所得生物基MOFs纳米材料绿色环保；本发明专利技术的生物基MOFs纳米材料与环氧树脂结合构建了纳米复合材料，增强了环氧树脂的机械性能同时有效改善其易燃特性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能纳米材料制备、纳米复合材料，具体涉及一种生物基mofs纳米材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、近年来，由生物基mofs纳米材料构建的纳米复合材料在阻燃领域中获得了广泛的关注。因为在燃烧过程中，mofs的多孔结构有助于吸附挥发性气体和大分子，金属的催化作用有利于co等有毒气体的氧化，从而减少有毒气体的释放。此外，在燃烧过程中mofs产生的金属氧化物(如zno)在基体中起到的催化成碳作用，使得凝聚相形成更致密的炭层，可抑制燃烧过程中的热传导和气体挥发，有效防止基体的进一步降解。然而，在利用mofs构建环氧树脂复合材料时，不同的形貌往往对复合材料性能有着极大的影响。这是由于不同的配位单体和金属中心会导致生物基mofs纳米材料有着不同的形貌。如seok hwan lee等人，将十二面体菱形的zif-8加入环氧树脂构建纳米复合材料，在淬断面出现了明显的相分离现象，使得复合材料机械性能受到极大的破坏。因此，通过调控配位反应条件得到指定形貌的生物基mofs纳米材料可以最大程度优化纳米复合材料的性能。

2、与此同时，在绝大多数mofs合成所需的有机配体依赖石油工业的生产的背景下，很少有研究提及其绿色化途径。随着不可再生的石油资源的日益枯竭，由生物可再生资源制成的mofs纳米材料比石油衍生的mofs纳米材料更加环保并且具有很高的应用潜力。如何利用可再生原料合成生物基mofs纳米材料、调控其形貌构建高性能纳米复合材料并用于无磷无卤阻燃环氧树脂是目前亟待解决的问题。

技术实现思路</p>

1、本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种生物基mofs纳米材料。本专利技术的另一目的在于提供上述生物基mofs纳米材料的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供上述生物基mofs纳米材料的应用。

2、本专利技术的技术方案如下：

3、一种生物基mofs纳米材料，其结构式为

4、上述生物基mofs纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

5、(1)将1-甲氧基-3，4-氨基苯或邻苯二胺、香兰素或邻香兰素、由第一有机溶剂和水以1∶0-1的体积比组成的第一混合溶剂、无水氯化铝于40-150℃下搅拌反应1-8h，用过量去离子水沉淀，减压抽滤得沉淀物，接着将该沉淀物进行洗涤和减压干燥，得到生物基有机配体；

6、(2)将上述生物基有机配体与六水合硝酸锌、无水氯化锌或硫酸锌加入到由第二有机溶剂和水以1-4∶0-5的体积比组成的第二混合溶剂中，于25-50℃下进行配位反应12-48h，冷却至室温，再加入过量冷的上述混合溶剂进行洗涤，减压抽滤得到粗产物；

7、(3)将上述粗产物用上述混合溶剂重复洗涤1-3次，接着4000-8000rpm离心5-15min，然后进行真空干燥，即得所述生物基mofs纳米材料。

8、在本专利技术的一个优选实施方案中，所述第一有机溶剂为乙醇、二氯乙烷或甲醇，所述第二有机溶剂为二氯甲烷、乙醇或二甲基亚砜。

9、进一步优选的，所述第一有机溶剂与其中的溶质的比例为5-7ml∶1g，所述第二有机溶剂与其中的溶质的比例为10ml∶1g。

10、在本专利技术的一个优选实施方案中，所述1-甲氧基-3，4-氨基苯或邻苯二胺与香兰素或邻香兰素的摩尔比为1∶1-2。

11、进一步优选的，所述1-甲氧基-3，4-氨基苯或邻苯二胺与所述无水氯化铝的摩尔比为1∶1。

12、更进一步优选的，所述生物基有机配体与六水合硝酸锌、无水氯化锌或硫酸锌的摩尔比为4-10∶1。

13、上述生物基mofs纳米材料在制备阻燃环氧树脂纳米复合材料中的应用。

14、一种阻燃环氧树脂纳米复合材料，其原料含有上述生物基mofs纳米材料和环氧树脂。

15、在本专利技术的一个优选实施方案中，包括：将所述生物基mofs纳米材料与e-51环氧树脂混合后，依次于70-90℃下固化2-3h，110-130℃下固化1-3h，145-165℃下固化1.5-2.5h，即得生物基mofs阻燃环氧树脂纳米复合材料。

16、本专利技术的有益效果是：

17、1、本专利技术通过调控获得了直径均匀，形貌良好的生物基mofs纳米棒。2、本专利技术没有引入含磷，含卤素元素，且所选原料为可再生平台产物，最后所得生物基mofs纳米材料绿色环保。3、本专利技术将生物基mofs纳米材料与环氧树脂结合构建了纳米复合材料，增强了环氧树脂的机械性能同时有效改善其易燃特性。

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【技术保护点】

1.一种生物基MOFs纳米材料，其特征在于：其结构式为

2.权利要求1所述的生物基MOFs纳米材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述第一有机溶剂为乙醇、二氯乙烷或甲醇，所述第二有机溶剂为二氯甲烷、乙醇或二甲基亚砜。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述第一有机溶剂与其中的溶质的比例为5-7mL∶1g，所述第二有机溶剂与其中的溶质的比例为10mL∶1g。

5.如权利要求2至4中任一权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述1-甲氧基-3，4-氨基苯或邻苯二胺与香兰素或邻香兰素的摩尔比为1∶1-2。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述1-甲氧基-3，4-氨基苯或邻苯二胺与所述无水氯化铝的摩尔比为1∶1。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述生物基有机配体与六水合硝酸锌、无水氯化锌或硫酸锌的摩尔比为4-10∶1。

8.权利要求1所述的生物基MOFs纳米材料在制备阻燃环氧树脂纳米复合材料中的应用。

9.一

10.权利要求9所述的阻燃环氧树脂纳米复合材料的制备方法，其特征在于：包括：将所述生物基MOFs纳米材料与E-51环氧树脂混合后，依次于70-90℃下固化2-3h，110-130℃下固化1-3h，145-165℃下固化1.5-2.5h，即得。

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【技术特征摘要】

1.一种生物基mofs纳米材料，其特征在于：其结构式为

2.权利要求1所述的生物基mofs纳米材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述第一有机溶剂为乙醇、二氯乙烷或甲醇，所述第二有机溶剂为二氯甲烷、乙醇或二甲基亚砜。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述第一有机溶剂与其中的溶质的比例为5-7ml∶1g，所述第二有机溶剂与其中的溶质的比例为10ml∶1g。

5.如权利要求2至4中任一权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述1-甲氧基-3，4-氨基苯或邻苯二胺与香兰素或邻香兰素的摩尔比为1∶1-2。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述1...

【专利技术属性】
技术研发人员：许一婷，薛明瑾，任汉仲，陈国荣，刘浩，戴李宗，罗伟昂，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：

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