[发明专利]一种羧甲基纤维素-Cu金属有机骨架材料复合小球的制备方法

说明书

本发明公开了一种羧甲基纤维素‑Cu金属有机骨架材料复合小球的制备方法。该制备方法包括如下步骤：（1）羧甲基纤维素凝胶小球的制备；（2）金属有机骨架材料在羧甲基纤维素小球上的生长；（3）醇浸，洗涤，干燥。本发明制备方法工艺简单，可操作性强，将羧甲基纤维素与金属有机骨架材料复合成球状，使复合材料有较大的比表面积，产品性质优良。

技术领域

本发明涉及金属有机骨架复合材料制备技术领域，具体涉及一种羧甲基纤维素-Cu金属有机骨架材料复合小球制备的方法。

背景技术

纤维素是世界上最丰富的可生物降解、再生的天然高分子材料。羧甲基纤维素是天然纤维素经碱化、醚化而生成的纤维素基衍生物，其原材料来源丰富、生产成本低廉。我们常用的是羧甲基纤维素钠盐，习惯上称为CMC。羧甲基纤维素钠的分子式为[C₆H₇O₂(OH)₂OCH₂COONa]_n，n为取代度。羧甲基纤维素钠含有典型的羧基基团，这使得其能与金属离子发生交联。

金属有机骨架材料（Mental Organic Frameworks，MOFs） 是近年来研究较热的新型多孔材料，是由含氧、氮等的多齿有机连接体（大多为芳香多酸和多碱）与过渡金属离子自我组装而成多维周期性网络结构的晶体材料。材料中金属离子使用较多的有Ag⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Pd²⁺、Pt²⁺、Cd²⁺、Co²⁺和Cr³⁺等离子。有机配体应至少含有一个多齿型官能团，如COOH、CS₂H、NO₂、SO₃H、PO₃H等。其中，使用最多的是-COOH，如对苯二甲酸、均苯三甲酸、咪唑类等。金属有机骨架材料与活性炭、沸石材料相比，有以下优势：比表面积巨大、微孔结构有序，孔尺寸多样，孔表面官能团和表面势能多样等。这使得金属有机骨架材料在储气、催化、吸附和分离领域具有广阔的应用前景。

作为一种无机配位材料，金属有机骨架材料具有一定的脆性，在催化、分离等工业过程中容易碎成小颗粒或极细的粉尘，极易堵塞反应器和输运管路。因此，将 MOF 材料造粒、成膜、做成纤维等塑形十分重要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种羧甲基纤维素-Cu金属有机骨架材料复合小球的制备方法。该制备方法通过金属离子Cu²⁺与有机配体在羧甲基纤维素小球上自组装生长形成具有周期性网络结构的Cu金属有机骨架晶体材料，该Cu金属有机骨架晶体材料具有丰富的微孔结构，能吸附客体分子，使羧甲基纤维素小球与Cu金属有机骨架材料有效复合，制备得到羧甲基纤维素-Cu金属有机骨架材料复合小球。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种羧甲基纤维素-Cu金属有机骨架材料复合小球的制备方法，包括步骤：（1）羧甲基纤维素凝胶小球的制备；（2）金属有机骨架材料在羧甲基纤维素小球上的生长；（3）醇浸，洗涤，干燥。

一种羧甲基纤维素-Cu金属有机骨架材料复合小球的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）羧甲基纤维素凝胶小球的制备：将羧甲基纤维素加入水中，搅拌至完全溶解，得到羧甲基纤维素溶液；将得到的羧甲基纤维素溶液逐滴加入铜离子溶液中，静置进行交联反应后，得到羧甲基纤维素小球混合溶液；

（2）金属有机骨架材料在羧甲基纤维素小球上的生长：将有机配体溶于有机溶剂中，再加入羧甲基纤维素小球混合溶液，搅拌混合均匀后转移至反应釜中进行反应；