[发明专利]一种多孔级的CuBTC配体组装合成方法

说明书

本发明提供一种多孔级CuBTC配体组装合成方法，包括以下步骤：1)将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇溶液中，得到聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液；2)将铜盐溶于蒸馏水中，然后分别加入均苯三甲酸、水杨酸和所述步骤1)得到的聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液，搅拌混合；3)将所述步骤2)得到的混合溶液于120℃下进行水热反应，得到负载有Cu₂O颗粒多级孔CuBTC。本发明在合成CuBTC金属有机骨架的过程中引入水杨酸，水杨酸作为配体前驱体，在Cu离子的催化作用下，通过配体的不饱和配位，形成多级孔CuBTC材料，所生成的多孔级CuBTC内负载的是超微小的Cu₂O纳米颗粒，能够吸附能大的分子，具有良好的结晶度、孔隙率和稳定性。

技术领域

本发明属于纳米材料合成领域，具体涉及一种负载Cu₂O颗粒多级孔CuBTC的配体组装合成方法。

背景技术

金属有机骨架(MOFs)是一类新型的多孔晶体材料，近年来引起了人们的广泛关注。MOFs具有表面积大、孔径形状可调、组分可调、孔隙表面功能强等优点，在吸附方面具有广阔的应用前景。目前，铜基MOFs作为一种新型吸附剂受到广泛关注。例如，以Cu₃(BTC)₂为公式单元的CuBTC是一种广为人知的具有高表面积和孔体积的 MOFs，它具有良好的性能，适合于某些过程，如气体储存，分离，催化和吸附。尽管在CuBTC已经具有比较好的吸附性能，但是他只有两种类型的笼型：四面体侧袋(直径约为带有窗口)和大的方形通道这些都阻碍了相对较大分子的扩散。因此，为了改善传质性能，增大孔隙尺寸，保持微孔结构以获得较大的比表面积是十分必要的。

大量的研究致力于介孔的建立，如直接合成，配体的延伸，后处理和模板方法。然而，这种方法的数量在某些方面是有限的。在配体的延伸方法中，配体通常是昂贵或难以合成的。在后处理和模板方法中，后处理可能需要繁琐的过程，在原位MOFs合成过程中，模板通常被随机地合并到框架中。虽然去除模板或其他分子可能会在MOFs 内部产生介孔，但它往往会引发框架的部分甚至全部坍塌，导致结晶度降低、孔隙率低、稳定性差。在这方面，将传统和新的配体整合而形成一个MOFs就有了新的机会。作为一种产生缺陷的配体，该配体可以在合成过程中被引入到MOFs晶体中，它引入了配位不饱和的金属位点和功能化的介孔。然而，只有这种方法引入的缺陷仍然是有限的，因为扩大的孔径仍然不能暴露足够的活性位点。

暴露更多的活性位点对吸附剂的吸附性能也总是有重要影响。已有研究表明，Cu₂O有可能通过σ-键和π-π相互作用强烈结合污染物。通过对经Cu₂O改性的活性炭(AC)的吸附性能进行评价，我们发现，随着包覆在AC上的Cu₂O的量的增加，这种吸附能力逐渐下降，这主要是由于空间位阻和纳米颗粒的尺寸。因此，我们迫切需要一种具有孔隙可调节，能够暴露足够的活性位点的多孔级CuBTC配体组装合成方法。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供一种合成可调孔径分布、结晶度和形貌保持不变的分层多孔立方体的负载Cu₂O颗粒多孔级CuBTC的配体方法。

本发明提供如下技术方案：一种多孔级CuBTC配体组装合成方法，包括以下步骤：

1)将1.4g～1.6g聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇溶液中，得到聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液；

2)将2.1g～2.2g铜盐溶于蒸馏水中，然后分别加入0.6g～0.7g 均苯三甲酸、0g～0.9g水杨酸和所述步骤1)得到的聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液，搅拌混合；

3)将所述步骤2)得到的混合溶液于120℃下进行水热反应，得到负载有Cu₂O颗粒多级孔CuBTC。