[发明专利]金属有机骨架及其制备方法和用途以及转化二氧化碳的方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用化学领域，具体地，涉及一种制备金属有机骨架的方法、该方法制备得到的金属有机骨架、该金属有机骨架的用途以及一张转化二氧化碳的方法。

背景技术

金属有机骨架（Metal-organic frameworks,MOFs）是一类晶体多孔材料，它由金属簇或金属离子与有机连接基团通过配位作用形成，具有重复的孔道结构。金属有机骨架具有多种功能，例如除了气体吸收和储存属性外，金属有机骨架通常能够作为有效的催化剂。

但是目前的金属有机骨架的催化性能尚有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备金属有机骨架的方法，该方法能够使制备得到的金属有机骨架具有更高的催化性能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种制备金属有机骨架的方法，该方法包括：将金属源与多齿有机配体和结构导向剂在能够形成晶体状多孔网络结构的条件下接触；所述金属源形成所述金属有机骨架中的金属；所述多齿有机配体形成所述金属有机骨架中的有机连接基团；所述结构导向剂为所述多齿有机配体中至少一个配位官能团被竞争官能团取代所得的衍生物；所述竞争官能团的金属配位能力弱于所述配位官能团的金属配位能力。

优选地，所述多齿有机配体中的配位官能团为-CO₂H，所述结构导向剂中的竞争官能团为-NH₂或-NO₂；所述金属源中的金属离子为Zn²⁺。

优选地，所述多齿有机配体为均苯三甲酸，所述结构导向剂为5-氨基间苯二甲酸和/或5-硝基间苯二甲酸；所述金属源为硝酸锌。

优选地，相对于1摩尔的所述多齿有机配体，所述金属源的用量为0.1-10摩尔。

优选地，能够形成晶体状多孔网络结构的条件包括：接触在溶剂中进行，所述溶剂为二甲基甲酰胺和甲醇的混合液，相对于1摩尔的多齿有机配体，溶剂的用量为0.01-20L；接触的温度为10-200℃；接触的时间为0.1-36h。

优选地，接触在溴化十六烷基三甲铵和聚乙烯吡咯烷酮存在下进行，相对于1摩尔的多齿有机配体，溴化十六烷基三甲铵的用量为0.005-0.5摩尔，聚乙烯吡咯烷酮的用量为0.005-0.5摩尔。

优选地，所述多齿有机配体为均苯三甲酸，所述金属源为Zn(NO₃)₂·6H₂O；所述结构导向剂为5-氨基间苯二甲酸。

优选地，所述多齿有机配体为均苯三甲酸，所述金属源为Zn(NO₃)₂·6H₂O；所述结构导向剂为5-硝基间苯二甲酸。

本发明还提供了如上所述的方法制备得到的金属有机骨架。

本发明还提供了如上所述的方法中的一种特别优选的实施方式获得的金属有机骨架；该金属有机骨架如Zn₂₂(BTC)₁₂(H₂O)₂₂·(16.23)DMF·(13.02)DMAC·(26.63)H₂O所示，该金属有机骨架的空间群为P3m，晶胞参数为α=β=γ=90°。

本发明还提供了如上所述的方法中的一种特别优选的实施方式获得的金属有机骨架；该金属有机骨架如Zn₂₂(BTC)₁₂(H₂O)₁₄(NO₃^-)₈·(8.02)DMF·(23.16)DMAC·(4.74)H₂O所示，该金属有机骨架的空间群为P3m，晶胞参数为α=β=γ=90°。

本发明还提供了如上所述的金属有机骨架在催化二氧化碳的环加成中的用途。

本发明还提供了一种转化二氧化碳的方法，该方法包括：将含有二氧化碳的气体与催化剂和环氧化物在环加成条件下接触；所述催化剂为如上所述的金属有机骨架。

通过上述技术方案，本发明能够使制备得到的金属有机骨架具有更优异的催化性能。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是实施例1得到的金属有机骨架吸附环氧丙烷的吸附量变化图。