[发明专利]一种液相剥离法制备MAMS-1纳米片的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种液相剥离法制备MAMS‑1纳米片的方法及其应用，包括以下步骤：(1)利用溶剂热法合成层状MOF前驱体MAMS‑1；(2)将层状前驱体分散到含有表面活性剂的低共熔溶剂(氯化胆碱‑乙二醇)中，超声处理一段时间后，将所得的分散液低速离心除去未剥离的块状MAMS‑1，上层溶液即为MAMS‑1纳米片的分散液；(3)将获得的纳米片分散液高速离心后，再分别用去离子水和乙醇洗涤数次，最后真空干燥，得到MAMS‑1纳米片；(4)MAMS‑1纳米片分散在乙醇中可用于检测水中的金属离子和阴离子。本发明的方法所用溶剂体系组分廉价且操作简单，剥离效率高，制得的MAMS‑1纳米片具有超薄的厚度和高结晶度且结构完整，作为载体负载稀土金属离子，能够高效检测水中的Fe³⁺、Hg²⁺和Cr₂O₇^‑、MnO₄^‑。

技术领域

本发明涉及一种液相剥离法制备MAMS-1纳米片的方法及其应用，具体是一种液相剥离法制备金属-有机骨架MAMS-1纳米片的方法，属于二维金属-有机骨架纳米片制备技术领域。

背景技术

二维金属-有机骨架纳米片，也称为金属有机层(Metal-Organic Layers，MOLs)，金属有机表面(Metal-Organic Surface，MOS)等，是厚度通常小于10nm的单层或多层的金属-有机骨架的二维材料。与零维(0D)纳米粒子，一维(1D)纳米棒/纳米线/纳米管，三维(3D)分层纳米结构和块状材料相比，二维(2D)纳米片显示出许多独特的性质，如超薄的厚度，高的纵横比，较大的比表面积和更易暴露的活性位点等，使其在催化、储能、气体分离以及传感等领域具有广阔的应用前景。目前为止，二维金属-有机骨架纳米片的制备仍是一个挑战。

MAMS-1(Mesh Adjustable Molecular Sieve,Ni₈(5-bbdc)₆(μ-OH)₄)是一种孔径可调的分子筛，具有2D-MOF骨架结构，在2007年研究发现，Ma,S.；Sun,D.；Wang,X.-S.；Zhou,H.-C.A mesh-adjustable molecular sieve for general use in gasseparation.Angewandte Chemie-International Edition，2007，46：2458-2462。MAMS-1是一个具有层状结构的微孔MOF材料，该化合物具有两种孔道，一种是亲水的开放孔道，可以让气体进入MOF的骨架材料；一种是疏水的存储孔道，占整个骨架孔体积的大部分，可以作为气体的存储室。开放孔道与存储孔道的入口的大小可以通过温度来调节，这样就可以通过温度控制材料根据分子的大小吸附分离动力学直径在2.9-5.0A气体分子。

一般来说，二维金属-有机骨架纳米片的制备方法主要有两种：“自上而下”的剥离法和“自下而上”的组装法。迄今为止，通过“自上而下”获得金属-有机骨架纳米片的方法由于其经济高效，简单且易于实现已被研究者们广泛使用。通过超声处理块状MOF前驱体进行液相剥离是获得MOF纳米片最常用的方法。但是，这些用作液相剥离的溶剂通常易挥发且具有毒性，而且所制备的金属-有机骨架纳米片存在产率低、结构不规整、分散稳定低等问题。

发明内容

技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种液相剥离法制备MAMS-1纳米片的方法及其应用，本方法不仅能大大缩短超声时间，提高剥离效率，而且可以获得具有大横向面积、超薄厚度和高结晶度且结构相对完整的纳米片。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种液相剥离法制备MAMS-1纳米片的方法，包括以下步骤：

(1)利用溶剂热法合成层状MOF前驱体MAMS-1(Mesh Adjustable MolecularSieve,Ni₈(5-bbdc)₆(μ-OH)₄)；