[发明专利]Cu基二维片状MOFs材料的制备方法

说明书

本发明为一种Cu基二维片状MOFs材料的制备方法。该方法包括以下步骤：向DMF中加入Cu(NO₃)₂·3H₂O，搅拌至溶解，再加入2‑氨基对苯二甲酸，在110～130℃下，静置22～26h；冷却后离心分离，向沉淀再加入DMF，对得到的沉淀进行洗涤；再进行溶剂置换，得到的沉淀浸泡在乙醇中，经离心分离后，烘干，得到Cu基二维片状MOFs材料。本发明的制备方法简单，生产周期短，没有表面活性剂的影响，片状MOFs材料的比表面积不受影响，增加了与反应物的接触面积，在催化领域有巨大的潜力。

技术领域

本发明属于金属有机骨架(MOFs)材料的制备领域，特别涉及通过水热合成法制备二维片状的Cu(BDC-NH₂)的制备方法。

背景技术

MOFs材料是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的多孔材料。按照MOFs材料的组成单元和在合成方法的不同可以将MOFs材料分为网状金属-有机骨架材料(isoreticular metal-organicframeworks,IRMOFs)、类沸石咪唑酯骨架材料(zeoliticimidazolateframeworks,ZIFs)、来瓦希尔骨架材料(material sofinstitute Lavoisierframeworks,MILs)、孔-通道式骨架材料(pocket-channel frameworks,PCNs)等几大类。由于有机配体的多样性，MOFs材料的结构具有可设计性，孔道尺寸可调节性，孔道表面易功能化等特点。其中，大量的过渡金属可以充当催化活性位点。它结合了无机多孔材料和碳基多孔材料的低密度，特定轨道，高的比表面积等优点。

MOFs材料的定义是由Yaghi.O.M在1995年首次提出。基于它的优异的性能，MOFs材料在现代材料研究方面呈现出巨大的发展潜力和诱人的发展前景，在气体吸附分离、催化、药物控制释放等方面都有广泛的应用。而二维MOFs片相对三维MOFs材料具有更大的比表面积，在催化领域具有更大的发展前景。近几年来，二维MOFs片材料发展迅速，已成为国内外研究人员的研究热点。Gascon等通过界面合成法制备了Cu基2D MOF纳米片。合成介质由DMF和乙腈组成。按照两者比例不同，制备三种液体，将其垂直排列。Cu(NO₃)₂溶解在顶层，H₂BDC作为配体溶解在底层。当Cu²⁺和H₂BDC配体缓慢融入中间层，MOF纳米片的生长发生。新生的MOF纳米片自然分离从中间层沉淀，避免过度增长。MeitingZhao等开发了一种简便的表面活性剂辅助剂合成方法制备一系列Zn基2D MOF纳米片。传统的合成方法，不添加表面活性剂，只能合成块状Zn-TCPP晶体。在存在表面活性剂的情况下，即聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)，PVP可以选择性地附着在MOF的表面，其稳定Zn-TCPP纳米片并限制它们沿垂直方向的增长，可以成功地制备Zn-TCPP纳米片。

由于目前合成的二维片状MOFs材料的方法在实施过程中步骤繁琐，周期较长，制备条件苛刻，很多只适合在实验室中进行。表面活性剂法是目前制备二维片状MOFs材料的主要方法。通过表面活性剂以阻止MOFs自组装过程中的纵向生长，使它横向生长为二维片状，但其制备过程要求实验设备过高，难以大规模生产，并且，表面活性剂在二维片状MOFs材料的表面，对MOFs材料的纳米孔有一定的堵塞，使制备的MOFs材料的比表面积大大减小，其催化性能在很大程度上降低。

发明内容