[发明专利]大尺寸单层二维MOF纳米片的制备及其应用

权利要求书

1.一种大尺寸单层二维MOF纳米片的制备及其应用，其特征在于：从一类新型的二维MOF材料出发，通过简单机械剥离，可实现规模化制备，该纳米片为单层并具有高的同质均匀性，尺寸可达数十微米，可应用于催化，传感，气体、液体及离子的分离等领域。

2.根据权利要求1所述，新型的二维MOF材料其特征在于，此类二维MOF材料以具有三维立体结构及D₃h,D₄h或D_nh对称性的笼状分子作为配体砌块，同金属盐配位制备相应的二维MOF材料。

3.根据权利要求2所述，三维立体笼状分子配体砌块其特征在于，由多齿片段均苯三酚(三硫酚或三胺)，四苯乙烯(Ar1)与相应的二齿片段(Ar2)出发，通过分步或一锅煮的合成方法，制备具有D₃h,D₄h或D_nh对称性的笼状母核，通过相应衍生化，可获得具有不同配位基团的配体L1,L2,L3。三蝶烯类化合物通过相应衍生化也可以制备类似的具有D₃h对称性的配体L4。

4.根据权利要求3所述,砌块分子中各种片段特征在于，桥连原子可以为C、N、O、S；Ar1可以为苯环、嘧啶环、三嗪环、联苯、四苯乙烯；Ar2可以为苯环、嘧啶环、三嗪环、吡啶环、咪唑环、噻吩环、吡咯环；衍生基团可以为羧基、羟基、氨基、吡啶、噻吩、咪唑、三氮唑、吡唑等；三蝶烯类配体中Ar3可以为噻吩环、吡咯环和环戊二烯。

5.根据权利要求2所述，此类二维MOF材料中使用的金属连接片段其特征在于，为过渡金属铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镉、银等中的一种或稀土金属的可溶性盐。

6.根据权利要求2所述，此类二维MOF材料制备方法其特征在于，通过溶剂热法制备，使用的溶剂为有机溶剂、水、混合有机溶剂、有机溶剂水混合物；有机溶剂可以是DMF、DEF、DMSO、THF、乙醇、甲醇、异丙醇、DMAC等极性较大的溶剂。

7.根据权利要求6所述，此类二维MOF材料合成条件其特征在于，金属盐与有机超分子配体混合比例为30:1-1:1，反应升温速率为0.1-5℃/min，保持温度为60-150℃，保持时间为2-72小时，降温速率为0.1-10℃/min。

8.根据权利要求1所述，此类单层纳米片特征在于，通过简单球磨超声超声处理即可大批量制备获得高质量、大尺寸的单层二维纳米片，具有高均质性，孔单分散。球磨的时间为1min-800min，球磨转速为10r-800r/min；超声的功率为100W时，超声时间为10min-200min。

9.根据权利要求1所述，此类单层纳米片特征在于，具有高的比表面积、结构多样性、孔大小可调控、孔内可以为电中性或带正电荷、具有多种作用位点及空腔、不团聚等特点。

10.根据权利要求1所述，此类单层纳米片特征在于，可应用在气体分离吸附、离子筛分、液体分子筛分、传感、催化、传感、药物负载、量子点阵及信息储存等领域。