[发明专利]一维结构金属有机框架化合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一维结构金属有机框架化合物及其制备方法，所述制备方法为：(1)取过饱和量的有机配体加于溶剂中，进行加热至有机配体完全溶解，制得过饱和溶液；(2)将金属盐加入过饱和溶液中进行反应，反应完全后，分离、干燥，制得所述一维结构金属有机框架化合物。制备的一维结构金属有机框架化合物为一维纳米线性结构，长度为100nm～100μm，直径为20nm～10μm。本发明一维结构金属有机框架化合物，具有更好的机械性能、更高的强度、更好的韧性；同时具备了纳米线所特有的电学性能。本发明一维结构金属有机框架化合物的制备方法操作简单、条件温和、反应时间短，适合大规模生产。

技术领域

本发明属于纳米复合材料技术领域，特别是涉及一维结构金属有机框架化合物及其制备方法。

背景技术

金属有机框架化合物(MOFs)是一类具有网状拓扑结构的新型功能材料，它是由金属离子和有机配体通过配位键结合形成的一类复合材料，金属离子位于结构的顶点，通过有机配体连接成网。这种特殊的组合方式使MOFs结构内部具有大量的微孔(小于2nm)，部分MOFs结构的比表面积通常可达3000m²/g，在气体吸附，气体分离，催化剂，传感器，以及药物载体等方面具有非常大的应用价值。

金属有机框架化合物的主要合成方法有：水热法，溶剂热法，微波辅助水热法，扩散法和搅拌合成法等。水热法是在金属有机框架化合物的合成领域最为常见的一种方法，一般情况下，将有机配体、无机金属盐和有机胺、去离子水、乙醇、甲醇、N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺等溶剂，混合放入密闭容器中，设定一定温度，通过自生压力进行配位反应。水热法操作简单，但反应条件较为苛刻。扩散法制备的金属有机框架化合物晶体的质量较高，但耗时较长，生产效率低。其他方法也都存在反应时间长、制备工序复杂、制备条件苛刻或产量低等弱点，大大限制了金属有机框架化合物的实际应用。

CN104174388A公开了一种金属有机框架复合物材料及其制备方法。该方法包括在具有核壳结构的聚合物纳米线溶液中加入金属离子及有机配体，形成混合溶液；室温下结晶得到金属有机框架/核壳结构聚合物纳米线复合物。这种复合物具有与纯的金属有机框架化合物晶体相同的几何外形，并且单个晶体颗粒被聚合物纳米线贯穿包覆，颗粒之间通过聚合物纳米线连接。此外还可以获得沿聚合物纳米线生长的金属有机框架纳米线网络复合物。

CN104230962A公开了一种制备介孔金属有机框架物结构晶体的方法，磁力搅拌下，将乙醇胺水溶液与M(NO₃)₂的水溶液混合，密封反应后得到M(OH)₂纳米线溶液，经抽滤、沉积得到M(OH)₂纳米线层，再与有机配体溶液混合，反应1～5h后，加热至40～100℃静置8～24h，重复洗涤得到所述的介孔金属有机框架物结构晶体；所述的金属M为Cu、Zn或Cd。

一般金属有机框架化合物都是块体材料。与块体材料相比，一维纳米线结构具有更好的机械性能，其强度变强，韧性变好。同时，纳米线具有独特的电学性能，在电子，光电子和纳米电子等方面有很大的应用潜力。一维结构金属有机框架化合物结合了一般金属有机框架化合物和纳米线材料的优点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一维金属有机框架化合物的制备方法，所得金属有机框架化合物具有一维纳米线结构，具有更好的机械性能、更高的强度、更好的韧性，并且具备了纳米线所特有的电学性能。

一维结构金属有机框架化合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)取过饱和量的有机配体加于溶剂中，进行加热至有机配体完全溶解，制得过饱和溶液；

(2)将金属盐加入过饱和溶液中进行反应，反应完全后，分离、干燥，制得所述一维结构金属有机框架化合物。

所述过饱和溶液浓度为0.01mmol/L～1000mmol/L。