[发明专利]具有高稳定性介孔金属-有机骨架材料的制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高热稳定性和高化学稳定性的介孔金属-有机骨架材料及其制备方法与应用，所述的金属-有机骨架材料具有介孔尺度的高规则一维开放式孔道，孔道尺寸为32.3 × 32.3 ?²。该材料对氮气、氧气、氩气和二氧化碳均具有非常高的吸附能力，有望在气体吸附与存储方面得到进一步的应用。

背景技术

多孔金属-有机骨架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）作为一种新型分子基功能材料，具有传统纯无机（如沸石和分子筛）和纯有机（如活性炭）多孔材料都无法比拟的结构可控性和功能可修饰性等特点（F. Schüth, K. S. W. Sing and J. Weitkamp, Handbook of porous solids, ed. Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2002）。通过配体的设计修饰和不同金属离子的引入，所合成的目标金属-有机骨架材料可能具有气体吸附存储、分离、催化、手性拆分以及药物传输等多种功能，使其展现出了巨大的应用前景（H. Furukawa, K. E. Cordova, M. O’Keeffe and O. M. Yaghi, Science, 2013, 341, 1230444）。

目前所报道的多孔金属-有机骨架材料多集中在微孔（Microporous）区域（孔径 < 2 nm），而介孔金属-有机骨架（Mesoporous Metal-Organic Frameworks，mesoMOFs；孔径在2–50 nm之间）的报道则非常少（W. Xuan, C. Zhu, Y. Liu and Y. Cui, Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 167; L. Song, J. Zhang, L. Sun, F. Xu, F. Li, H. Zhang, X. Si, C. Jiao, Z. Li, S. Liu, Y. Liu, H. Zhou, D. Sun, Y. Du, Z. Cao and Z. Gabelica, Energy Environ. Sci., 2012, 5, 7508; Q. R. Fang, H. C. Zhou, T. A. Makal and M. D. Young, Comments Inorg. Chem., 2010, 31, 165）。根据孔道的形状，介孔金属-有机骨架材料一般可分为笼型和通道型（M. Eddaoudi, J. Kim, N. Rosi, D. Vodak, J. Wachter, M. O’Keeffe and O. M. Yaghi, Science, 2002, 295, 469; X.-S. Wang, S. Ma, D. Sun, S. Parkin and H.-C. Zhou, J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 16474）。笼型介孔金属-有机骨架最为常见，而在通道型的介孔金属-有机骨架中，绝大部分又是三维开放通道结构。具有真正一维开放通道的介孔金属-有机骨架则非常罕见，到目前为止仅有两例文献报道（Q.-R. Fang, G.-S. Zhu, Z. Jin, Y.-Y. Ji, J.-W. Ye,M. Xue, H. Yang, Y. Wang and S.-L. Qiu, Angew. Chem., Int. Ed., 2007, 46, 6638; H. Deng, S. Grunder, K. E. Cordova, C. Valente, H. Furukawa, M. Hmadeh, F. Gándara, A. C. Whalley, Z. Liu, S. Asahina, H. Kazumori, M. O’Keeffe, O. Terasaki, J. F. Stoddart and O. M. Yaghi, Science, 2012, 336, 1018）。