[发明专利]一种MIL‑100(Fe)配合物纳米球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种球状的金属有机配合物MIL-100(Fe)纳米颗粒及其制备方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

金属有机骨架 (Metal-Organic Frameworks, MOFs) 材料具有骨架结构多样化、比表面积大、孔隙率高等特点，在气体储存与分离、传感、药物输运、催化等诸多领域展现了优良的应用前景，受到了广泛的关注。但是，当前关于金属有机骨架配合物的研究主要集中在宏观尺度，得到的产物尺寸多数在毫米至厘米范围内，而在微观领域合成纳米尺度的金属有机配合物颗粒的研究相对较少。众所周知，随着材料的尺寸降低至纳米范围，其物理化学性能往往会发生显著的变化。纳米材料所具备的表面效应、小尺寸效应等特性使得此类材料在化工、医药、电子乃至航空航天领域都具有重要的应用价值。将金属有机骨架配合物的尺寸缩小至纳米尺度后，在保留其结构可调、性能多样等特性的同时，可以进一步提高其比表面积，增强其在气体吸附、催化等领域的性能。同时，作为一种新型纳米材料，具有均一形貌尺寸的纳米金属有机骨架配合物颗粒可以像无机纳米材料一样均匀的分散到反应介质中，或者负载到基体表面，从而提高其实际应用价值。因而，纳米尺寸金属有机骨架配合物的制备方法研究具有重要的意义。

由铁离子和均苯三甲酸配体构筑的MIL-100(Fe)配合物自被G. Férey等人报道以来即受到了广泛的关注。MIL-100(Fe) 具有比表面积大、孔隙率高等特点，同时其结构中的三价铁离子可以作为路易斯酸位接受电子，从而与目标物发生适当的相互作用，因而具有良好的催化性能。将MIL-100(Fe)配合物的尺寸降低至纳米尺寸，一方面可以进一步提高其比表面积；另一方面纳米尺度的MIL-100(Fe)配合物颗粒具有良好的分散性，在反应过程中能够与反应底物充分接触，有利于催化反应的进行，从而催化效率提高。同时Fe元素在地球上广泛存在、储藏丰富，价格便宜，因而铁基催化剂都具有良好的经济性，新型铁基催化剂的设计与制备对降低工业用成本具有重要的意义。

发明内容

纳米尺寸的金属有机配合物颗粒的制备对于拓展配合物材料的应用范围、提高其应用价值具有重要意义，此类材料的制备方法与性能研究是当前配位化学领域的研究热点之一。本发明的目的是提供一种具有球状结构的金属有机框架配合物MIL-100(Fe)纳米颗粒的制备方法，以及其作为催化剂在对硝基苯酚催化还原方面的性能应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种具有良好对硝基苯酚催化还原性能的MIL-100(Fe)纳米球的溶液法制备，包括以下步骤：

1）按一定摩尔比分别称取氯化铁于圆底烧瓶中，称取均苯三甲酸(btc)固体于烧杯中；

2）向步骤1）所用圆底烧瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺（DMF），并超声以促进对均苯三甲酸溶解到DMF中；

3）向步骤1）烧杯中加入乙二醇（EG）并搅拌使氯化铁溶解；

4）将步骤3）所得溶液加入到步骤2）所得溶液中，并搅拌使二者混合均匀；

5）将步骤4）所得混合溶液放到90^oC油浴锅中加热反应2h；

6）将步骤5）所得反应混合物离心分离，并用去离子水、DMF和乙醇洗涤，然后在60^oC下真空干燥后即得到最终产物。

利用上述步骤所制备的球状MIL-100(Fe)配合物可以作为催化剂在反应中催化对硝基苯酚加氢还原反应。

本发明的有益效果：

（1）本发明制备的产物为球状的MIL-100(Fe)纳米颗粒，其制备方法简单，可控性强；

（2）本发明制备的新型球状MIL-100(Fe)颗粒为纳米尺寸，相比块体MIL-100(Fe)晶体具有更高的比表面积且更容易分散，应用性更强；

（3）本发明所制备的MIL-100(Fe)配合物对对硝基苯酚催化还原具有良好的催化性能；

（4）本发明的制备方法简单易行，不需专用设备；

（5）本发明所用原料价格便宜，材料合成成本低，适合大量生产以用于污染治理及环境保护领域。

附图说明

图1为本发明方法所制备的球状MIL-100(Fe)配合物用日本电子JEOL-1400透射电子显微镜观察后拍摄的多张透射电镜（TEM）照片中的之一；其中，图1a为MIL-100(Fe)配合物颗粒低倍TEM图像，图1b为MIL-100(Fe)配合物颗粒高倍TEM图像；