[发明专利]一种锰改性MIL-53(Fe)材料的制备方法

说明书

本发明涉及金属‑有机骨架材料制备技术领域，提供了一种锰改性MIL‑53(Fe)材料的制备方法，包括以下步骤：将氯化铁六水合物、四水乙酸锰和反应溶剂混合后置于内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，再将其密封放入电热鼓风干燥箱中进行溶剂热反应，得到锰改性MIL‑53(Fe)材料。本发明依据MILs材料结构和功能的特性，选择使用溶剂热或水热合成制得MILs材料为研究对象，其设备简单，制备耗能低，反应时间较短，所制备得到的锰改性MIL‑53(Fe)材料的催化性能能够得到显著提升，对甲苯的催化氧化完全降解且转化率极高，而由于二甲苯结构相较于甲苯的复杂性，转化率相对变低，但最终可以达到约70％的转化。

技术领域

本发明涉及金属-有机骨架材料制备技术领域，具体涉及一种锰改性MIL-53(Fe)材料的制备方法。

背景技术

经济的飞速发展、人民生活水平的不断提高，推动着科学的向前发展。由此，新材料的发展也顺势而行，并且在我们的生活中发挥着越来越重要的作用。由于生活中对新材料的要求越来越严格，因此我们对于新材料的研究也变得越来越深入，新型催化材料的类型与功能也趋于多样化。大多数工业过程中都会用到催化材料，如石油化工、生化、煤化工以及环保等，由此可见在我们生活的很多方面都会应用到催化材料。然而，由于我们曾经大量用作催化材料的传统多孔材料其自身存在弊端和不足，不能满足工业生产日益增长的需要。因此，具有更多应用价值的多孔材料的开发成为主要研究课题，并且具有广阔的应用前景。

金属有机骨架材料(MOFs)，它是由多齿有机配体与无机金属离子组装而成一种新型多孔材料。这种材料被开发出来后，因其优良的催化性能便迅速得到了发展，并在吸附、催化、离子交换、传感器、发光和光材料等方面得到了广泛应用。表现出了优异的催化性能和非常可观的应用前景。鉴于此，这类多孔材料的合成和应用得到了化学界各类学科的高度关注，并迅速成为跨学科研究的主要方向之一。

MIL(Materials of Institut Lavoisier)系列是MOFs系列材料具有重要地位的一类。在高温状态下，MILs材料可以失去孔中的BDC分子，使孔径增大，而当温度降下来后，孔径又会缩小，重新吸收水分子到孔道中，就像会呼吸一样。由于其独特的呼吸作用以及大孔径，被广泛用作氢气、二氧化碳、甲烷以及一些链状烷烃的吸附。MIL系列材料最引人注意的一个特点是材料的骨架极具柔韧性，在外界因素刺激下，材料结构会在大孔和小孔两种形态之间转变。

近些年来，金属骨架结构材料成为研究学者们的研究热点之一。但早期的MOFs材料结构功能简单，孔径较大。与此同时，各种不同系列并具有不同特点的MOFs材料应运而生。MOFs由有机酸和金属离子连接而成，最早的MOFs材料由Benard F Hoskins提出，但是当时科学家们得到的MOFs材料的稳定性并不高，并且孔径较大孔隙率也比较小。到后来研究者们通过改变金属中心元素、有机配体和反应物的配比，使得该材料稳定性得到提高，同时比表面积也变得更大。与传统多孔材料相比，MOFs材料具有更大的比表面积和更加发达的孔道结构，结构组成可设计性更高。可以通过改变合成条件或对已合成材料的孔道表面进行后期修饰获得功能特性各异的MOFs材料。后来研究发现金属元素是作为节点，链接节点与节点是有机配体，通常金属元素的配位数是多变的，导致有机配体与其相连接时可以形成孔径不一。功能多样化的MOFs,多样性特点在金属元素和有机配体的连接中有多种体现。同时，不同方法制得的MILs材料在催化氧化活性以及晶体结构等方面存在着差异，探索研究材料耗能较低，反应时间较短的制备方法具有重要的意义。

发明内容

基于上述背景，本发明依据MILs材料结构和功能的特性，选择使用溶剂热或水热合成制得MILs材料为研究对象，提供了一种锰改性MIL-53(Fe)材料的制备方法，其制备耗能低，反应时间较短。

本发明采用以下的技术方案：