[发明专利]基于8-羟基喹啉的有机配体、有机框架及其制备方法

说明书

本发明公开了基于8‑羟基喹啉的有机配体、有机框架及其制备方法，基于8‑羟基喹啉的有机配体L，其化学结构式为：将上述有机配体L和二价金属盐溶于N,N‑二甲基甲酰胺的水溶液中，调节溶液pH值使溶液为弱酸性后，将溶液在120℃下72‑76小时，然后经48‑50小时降至20‑35℃后，制得所述金属有机框架。本发明以8‑羟基喹啉有机配体作为合成基底，制备得到两例不同的金属有机框架结构，金属有机框架具有大的孔穴结构，稳定性好，该金属有机框架具有一个较大孔穴，在储气、小分子吸附有较好的性能，可以吸附在室温下吸附CO₂、CH₄等气体小分子。室温下Zn‑MOF对CO₂最大吸附量达到76.1cm³/g，CH₄最大吸附量达到7.1cm³/g，Co‑MOF对CO₂最大吸附量达到64.9cm³/g，CH₄最大吸附量达到13.2cm³/g。

技术领域

本发明属于无机-有机纳米材料制备技术领域，具体涉及基于8-羟基喹啉的有机配体、有机框架及其制备方法。

背景技术

金属有机框架结构(Metal-organic Framework,MOF)是近年来研究的热点，是通过金属离子或者金属簇与有机配体之间相互作用，组装形成多孔的材料，与传统的有孔材料相比，MOF具有多孔性，较大的比表面积和框架内孔体积，在储气、载药、化学传感、催化以及富集分离检测等领域得到很多的研究及应用。

目前随着二氧化碳的排放量的增加，温室效应日益严重，如何减少空气中CO₂的含量已成为世界性的环境问题。由于MOFs材料具有可调节的孔径，CO₂相比其他气体具有更小的动力学直径(0.33nm)，因此设计具有合适孔径的MOFs材料用于CO₂特异性吸附分离是减少温室气体的一种途径，但这在实际的设计和合成过程中仍有很多的困难。在多数情况下，MOFs材料的孔径比吸附的气体大，但由于动力筛分效应仍然可以特异性吸附CO₂，如Mn(HCO₃)₂的孔笼直径大小为0.55nm，孔窗大小为0.45nm，实验证实其在78K时对N₂和Ar几乎没有吸附作用，在195K时特异性吸附CO₂。其对CO₂的选择性吸附主要是由于材料比较小的孔窗限制了N₂和Ar进入材料的孔道，而CO₂则可以进入。而目前MOF材料在室温下对气体小分子的吸附能力普遍较差。如2003年Yaghi小组首次报道了介孔MOFs材料在氢气存储方面的应用，在78K条件下吸附氢气4.5％，在室温2MPa气压下吸附氢气1％。所以，现有的有机金属框架材料在低温高压下对气体的吸附作用较好，这样就限制了有机金属框架在气体吸附中的应用。

发明内容

本发明的目的为解决现有技术中存在的以上弊端，提供一种基于8-羟基喹啉的有机配体、有机框架及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于8-羟基喹啉的有机配体L，其化学结构式为：

一种基于二价金属的金属有机框架，由上述有机配体L和二价金属盐制备而来。

上述金属有机框架的制备方法，包括如下步骤：

将上述有机配体L和二价金属盐溶于N,N-二甲基甲酰胺的水溶液中，调节溶液pH值使溶液为弱酸性后，将溶液在115-125℃下恒温72-76小时，然后经48-50小时降至20-35℃后，制得所述金属有机框架。