[发明专利]修饰和未修饰的介孔金属有机骨架化合物及其制法和应用

说明书

本申请公开了一种介孔金属有机骨架化合物及其制备方法。所述介孔金属有机骨架化合物的有机骨架上具有氨基官能团和羧基官能团。本申请还公开了一种经过经修饰的介孔金属有机骨架化合物及其制备方法。所述经修饰的介孔金属有机骨架化合物为经多羰基醛类化合物修饰的介孔金属有机骨架化合物。介孔金属有机骨架化合物及经修饰的介孔金属有机骨架化合物CO₂捕获能力强，循环性能好，在可见光区域内甚至近红外区具有吸收，而且具有优异的光催化还原能力，产物为CO，选择性99％以上。本申请所提供的制备方法步骤简单可靠，重复性好，操作方便，能够进行大量制备。

技术领域

本申请涉及修饰和未修饰的介孔金属有机骨架化合物及其制法和应用，属于材料化学领域。

背景技术

目前，能量的来源中有很大一部分来自于化石燃料。然后，化石燃料如煤，石油等燃烧会产生大量的温室气体-二氧化碳(CO₂)，导致全球温度上升，甚至会破坏现有的生态系统。因而，CO₂的捕获，分离以转化是一个急需解决的问题。而当今研究较多的光催化剂催化剂主要有半导体(如CdS等)，金属掺杂的沸石材料，以及金属配合物材料。然而这些催化剂通常都是基于贵金属基材料，考虑到成本问题，这些催化剂不利于进一步应用到试剂催化中。为了解决这一问题，二氧化钛基光催化剂越来越受到关注，然而目前这种催化剂有两个比较大的缺陷：1)CO₂的吸附能力较弱，2)为紫外区的光。紫外区的光在整个光谱中约占4％，而可见光占到了43％，去运用可见光进行光催化，是未来研究中不可或缺的一部分。

金属有机骨架材料(记为MOFs)是以金属或金属团簇为节点，通过有机配体连接而成的三维多孔材料。与无机沸石材料向比，它有一个独特的优点是孔的尺寸，形状以及孔内的化学环境易调节。以MOFs材料来替代传统的二氧化钛基光催化剂可以通过对其有机骨架进行修饰孔径的大小，进而改善CO₂吸附能力。此外，还可以通过结合其他有机物的方式改善其吸收光的范围，提高其光催化转化能力。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种介孔金属有机骨架化合物(MOFs)，该金属有机骨架化合物通过特定的官能团进行改性达到对孔隙尺寸进行调节的效果，从而提高MOFs的CO₂捕获能力。

所述介孔金属有机骨架化合物的有机骨架上具有氨基官能团和羧基官能团；

所述介孔金属有机骨架化合物中含有孔径1.2nm～100nm的介孔。

金属有机骨架材料(MOFs)是以金属或金属团簇为节点，通过有机配体连接而成的三维多孔材料。与无机沸石材料向比，它有一个独特的优点是孔的尺寸，形状以及孔内的化学环境易调节。在本申请中，通过氨基与羧基两种官能团对孔内的尺寸进行化学改性，使得CO₂的捕获能力得到了改善。优选情况下，所述MOFs化合物的孔径为1.2nm-100nm。

优选地，所述介孔金属有机骨架化合物为锆基和/或钛基金属有机骨架化合物；

形成所述介孔金属有机骨架化合物的配体化合物包括具有式I所示结构式的化合物中的至少一种和均苯四羧酸化合物中的至少一种：

式I中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆独立地选自氢、C1～C5的烷基、含有氨基官能团的基团、含有羧基官能团的基团；并且R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆中至少有一个是含有氨基官能团的基团，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆中至少有一个是含有羧基官能团的基团。