[发明专利]一种金属有机骨架纤维材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种金属有机骨架纤维材料及其制备方法，首先将酸酐、醚类试剂、酰胺按比例混合，通入惰性气体制得纺丝原液，经静电纺丝获得有机高分子纤维；再将有机高分子纤维浸渍在铜盐溶液中，取出后置于均苯三甲酸溶液中，然后置于乙醇中，取出后干燥，重复浸渍，得到HKUST‑1晶种/有机高分子纤维；再将HKUST‑1晶种/有机高分子纤维进行升温处理，取出后浸渍在含铜盐和均苯三甲酸的溶液中，密闭加热，取出后经抽滤、洗涤、干燥，得到金属有机骨架纤维材料。本发明制备的纤维材料中，HKUST‑1均匀生长且与有机高分子纤维紧密结合，防止HKUST‑1脱落，提高了使用周期，具有较高的乙烯/氮气吸附分离效果。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种金属有机骨架纤维材料及其制备方法。

背景技术

金属有机骨架材料（Metal-Organic Framework，MOF），也称多孔配位聚合物，是近年来兴起的一类通过自组装方式生成的多孔配位材料。由于其具有比表面积大、孔径尺寸易于调变、选择配位性强等优点，被广泛应用于气体吸附分离、均相催化反应、医药和传导传输技术领域。铜基金属有机骨架材料HKUST-1是一种重要的金属有机骨架材料，也是迄今为止实现商业化生产的少数金属有机骨架材料之一。制约其规模化应用的难点在于材料的成型技术，由于HKUST-1晶体结构较脆，挤压成型过程易造成破裂，因此人们将研究重点转向负载成型。

与无机载体相比，有机高分子载体在形状可塑性、材料柔韧性、材料表面性质等方面具有优势；通过静电纺丝技术，可以获得纳米尺寸的有机高分子纤维载体，有利于负载金属有机骨架材料，用于包括气体吸附存储与分离在内的多种反应。

CN105854853A公开了一种抗菌金属有机骨架复合纳米纤维的制备方法。该方法将一种银金属有机框架纳米颗粒通过助剂进行颗粒表面改性，并与高分子聚合物在溶剂中共混得到原料液，之后利用静电纺丝技术制备复合纳米纤维。该复合纳米纤维结构稳定好，可控制金属离子释放浓度和速度。但是，该方法得到的复合纳米纤维材料中金属有机骨架材料负载有限，且金属有机骨架材料颗粒大小不均，影响其吸附、催化等作用效果；而且，在金属有机骨架材料分散液中添加各种高分子预聚体组分容易造成金属有机骨架材料包覆其中，或者是结构破坏，同样影响金属有机骨架材料的理化性质。

CN106120015A公开了一种铜基金属有机骨架抗菌纤维，铜基金属有机骨架抗菌纤维由聚酯、铜基金属有机骨架材料、抗菌剂制备而成，其中聚酯80%～99.9%，铜基金属有机骨架材料0.1%～20%。制备方法为将铜基金属有机骨架材料、聚酯经纺丝机进行熔融纺丝，得到铜基金属有机骨架聚酯复合纤维；将铜基金属有机骨架聚酯复合纤维浸渍在抗菌剂中，然后进行漂洗，干燥即制得铜基金属有机骨架抗菌纤维。该铜基金属有机骨架抗菌纤维制备方法简单，而且具有较好的抗菌效果。但是，该铜基金属有机骨架抗菌纤维中金属有机骨架材料含量较低，选择聚酯作为有机高分子载体与金属有机骨架材料兼容性差，不利于长期使用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种金属有机骨架纤维材料及其制备方法，尤其提供一种金属有机骨架材料与有机高分子纤维复合的纤维材料及其制备方法。该复合纤维材料中，HKUST-1均匀生长且与有机高分子纤维紧密结合，防止HKUST-1脱落，提高了使用周期，具有较高的乙烯/氮气吸附分离效果。

本发明提供的金属有机骨架纤维材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将酸酐、醚类试剂、酰胺按比例混合，通入惰性气体制得纺丝原液，经静电纺丝获得有机高分子纤维；

（2）将有机高分子纤维浸渍在铜盐溶液中，取出后置于均苯三甲酸溶液中，然后置于乙醇中浸渍，取出干燥后重复浸渍，得到HKUST-1晶种/有机高分子纤维；

（3）将HKUST-1晶种/有机高分子纤维进行升温处理，取出后浸渍在含有铜盐和均苯三甲酸的溶液中，密闭后加热反应，取出后经抽滤、洗涤、干燥，得到金属有机骨架纤维材料。