[发明专利]一种提高纳米颗粒@MOFs材料催化效率的方法

说明书

本发明公开了一种提高纳米颗粒@MOFs材料催化效率的方法，包括以下步骤：将纳米颗粒通过有机分子化合物在分散液中分散，再将分散后的溶液加入到MOFs材料的合成溶液中，反应得到纳米颗粒@MOFs材料，经洗涤烘干后再进行热处理。该提高纳米颗粒@MOFs材料催化效率的方法，是利用复合催化剂富含缺陷位的特点，通过热处理的手段使缺陷位分解，从而构建纳米颗粒@MOFs材料的多级结构的方法，提高催化剂的催化效率。该方法不仅大幅提升了纳米颗粒@MOFs材料的催化效率，相比其它的方法，该方法简单、易操作且具有普适应。

技术领域

本发明涉及MOFs复合材料和催化剂技术领域，尤其涉及可穿戴设备用于健康监测的技术领域，特别涉及一种提高纳米颗粒@MOFs材料催化效率的方法。

背景技术

金属有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是由金属离子和有机配体通过配位自组装所形成的具有周期性网状结构的多孔材料。由于其高比表面积、高孔隙率、结构可调、结构弹性等特征，被广泛应用于气体分离、存储、催化、传感等领域。同时，作为优异的催化剂载体，通过负载、封装等形式制备的纳米颗粒/MOFs的复合催化剂由于具备高稳定性和高选择性，近年来引起了广泛的关注，尤其是纳米颗粒@MOFs复合催化材料，由于MOFs材料的可设计性，通过MOFs材料孔道结构的调节可以实现催化反应物、产物等的专一选择性，实现了人工酶的催化效果。如Huo等人通过原位封装的手段实现了ZIF-8包覆各种纳米颗粒材料的制备，利用ZIF-8对反应物的选择性，实现了正己烯的高选择性催化(Nature chemistry,2012,4,310-316)。Tang等人通过二次生长的方法实现了MIL-101@pt@MIL-101材料的制备，利用MOFs材料对反应物位置的选择性，实现了C＝O高效选择性加氢(Nature,2016,539,76-80)。

虽然纳米颗粒@MOFs材料具备了优异的催化选择性，但由于MOFs材料自身的纳米受限结构，造成反应物往往很难扩散到孔道内部接触反应活性位，造成反应效率低、催化转化率低等问题。针对该问题，目前研究者们往往通过两种策略来提高纳米颗粒@MOFs的催化效率：1、通过缩短反应物的扩散距离，如减小MOFs材料的颗粒尺寸等。2、利用模板、刻蚀等方法构建MOFs材料的多级结构，通过提高孔的尺寸来实现“大孔扩散、小孔分离”的目标。但这些方法往往过程复杂、成本高昂、而且使用范围有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高纳米颗粒@MOFs材料催化效率的方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

一种提高纳米颗粒@MOFs材料催化效率的方法，包括以下步骤：将纳米颗粒通过有机分子化合物在分散液中分散，再将分散后的溶液加入到MOFs材料的合成溶液中，反应得到纳米颗粒@MOFs材料，经洗涤、烘干后再进行热处理。

其中，MOFs材料为金属离子与有机配体通过配位自组装所形成的具有周期性网状结构的多孔材料。优选的，MOFs材料为UiO-66、UiO-66-NH₂或ZIF-8。具体的，UiO-66参见文献(doi:10.1002/chem.200903526)，

UiO-66-NH₂参见文献(doi:10.1002/chem.200903526)，

ZIF-8为沸石咪唑类骨架材料，参见文献(doi：10.1073/pnas.0602439103)。

其中，MOFs材料的合成溶液为用于合成MOFs材料的溶液。具体的，UiO-66的合成溶液氯化锆的DMF溶液和对苯二甲酸的甲醇溶液；UiO-66-NH₂的合成溶液为四氯化锆和2-氨基对苯二甲酸溶在DMF溶液中分散均匀；ZIF-8的合成溶液为2-甲基咪唑的甲醇溶液和六水合硝酸锌的甲醇溶液。

在一些实施方式中，纳米颗粒为金属纳米颗粒或金属化合物纳米颗粒。