[发明专利]一种二维金属-有机骨架材料的绿色制备方法

说明书

本发明提供一种二维金属‑有机骨架材料的绿色制备方法，属于二维金属‑有机骨架材料制备技术领域。本发明采用低共熔溶剂作为溶剂，加入适量水，在溶剂热条件下成功制备二维MOF纳米片。本发明制备方法具有制备过程简单易行、绿色环保等优点。

技术领域

本发明属于二维金属-有机骨架材料制备技术领域，具体涉及一种二维金属-有机骨架材料的绿色制备方法。

背景技术

为了有效的制备二维金属-有机骨架材料，目前已经开发了许多合成方法。其中，主要分为“自上而下”和“自下而上”两种。“自上而下”的剥离法已广泛应用于金属-有机骨架纳米片的制备，但是该方法仍有一些局限性，如获得的纳米片尺寸不够均一等。因此，“自下而上”的组装法就应运而生。该方法的关键是要选择性控制晶体的生长方向，也就是限制其在垂直方向上的生长。所以，选择合适的反应条件对金属-有机骨架纳米片的“自下而上”合成至关重要。

现有技术中，“自下而上”的组装法制备二维金属-有机骨架材料通常采用溶剂热法。其中，用于溶剂热的反应溶剂一般是有机溶剂，如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等。这些溶剂不仅造成了环境污染，而且不能作为调节剂来控制二维材料的生长方向。因此，开发二维金属-有机骨架材料的绿色制备方法，具有重要意义。

发明内容

技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，针对现有制备二维金属-有机骨架材料方法的缺陷，本发明提供了一种二维金属-有机骨架材料的绿色制备方法，本方法使用的低共熔溶剂不仅能代替传统有机溶剂解决环境污染问题，而且可以作为调节剂抑制二维材料在垂直方向的生长。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种二维金属-有机骨架材料的绿色制备方法，包括如下步骤：

1)将金属锆盐溶于去离子水中，形成溶液A；

2)将有机配体卟啉加入到低共熔溶剂(氯化胆碱-单羧酸)和去离子水的混合液中，超声使其充分溶解，形成溶液B；

3)在搅拌条件下，将溶液B逐滴加入到溶液A中，待其充分混合均匀后，置于10mL高压密闭反应釜内进行反应；

4)将步骤3)所得的材料分别用去离子水和乙醇洗涤3-5次，离心分离，真空干燥，即得到PCN-222纳米片。

进一步的，步骤1)中，所述的金属锆盐为氯化锆、八水合二氯氧锆、硫酸锆、醋酸锆等中的一种；优选八水合二氯氧锆。

进一步的，所述的有机配体卟啉为中-四(4-羧基苯基)卟吩TCPP，或卟啉中心络合有金属离子的中-四(4-羧基苯基)卟吩，即有机配体卟啉的结构式如下：

或者是

所述的有机配体卟啉优选为中-四(4-羧基苯基)卟吩。

所述的卟啉中心络合有金属离子的中-四(4-羧基苯基)卟吩，其中所述的金属离子优选为Fe、Mg、Co、Ni中的一种。

进一步的，在步骤2)中，所述的低共熔溶剂为氯化胆碱-单羧酸，其中所述单羧酸是甲酸、冰醋酸、衣康酸、苯甲酸中的一种。

进一步的，在步骤2)中，所述的低共熔溶剂的制备温度为70-90℃，反应时间为60-240min。

进一步的，所述的金属锆盐与有机配体卟啉的物质的量比为3:1-1:1。

进一步的，在步骤1)中，锆盐水溶液的浓度为0.1-0.6mmol·mL^-1；在步骤2)中，加入的去离子水与低共熔溶剂的质量比为1:3-1:10。

进一步的，在步骤2)中，卟啉配体的浓度为0.015-0.05mmol·g^-1。