[发明专利]一种铜有机框架-氧化硅多孔复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铜金属有机框架‑氧化硅复合材料的制备方法，包括：1)将水、乙醇和N,N‑二甲基甲酰胺以一定比例混合制备混合溶剂，然后将适量无机铜盐和均苯三甲酸(H₃BTC)溶于上述混合溶剂中，再加入一定量正硅酸乙酯(TEOS)搅拌形成均匀溶液；2)将适量阳离子表面活性剂与和羟基羧酸溶解于乙醇/水混合溶剂中，得到有机溶液；3)将步骤1)得到的均匀溶液与步骤2)得到的有机溶液混合，搅拌均匀后置于100‑140℃环境中反应完全；4)冷却后经纯化处理，即得CuMOF‑氧化硅复合材料。有效的将MOF材料多金属活性中心与氧化硅多孔结构优势相结合，提高复合材料对污水中染料分子的吸附能力。

技术领域：

本发明涉及有机无机复合材料制备技术领域，具体涉及一种铜有机框架-氧化硅多孔复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

金属有机框架(MOF)材料，是一类由多齿有机配体与无机金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。可控的的拓扑几何机构和可调的空隙结构，MOF材料以其多样化的结构，可调节的官能团和大的表面积，身兼有机单元与无机单元的众多优点，在气体储存、吸附、催化、分离等方面有着广泛的应用(参见文献Science 2002,295(5554),469-742；Science 2003,300(5622),1127-1129；Journal ofthe American Chemical Society2005,127(51),17998-17999；Chemical SocietyReviews 2009,38(5),1450-1459；CN 106543151 A专利201610906912.4一种基于Co(Ⅱ)的金属有机框架及其制备方法与应用)。

多孔氧化硅材料最常见载体材料，因其具有可调的孔径、高比表面积以及较高的热稳定性和化学稳定性受到人们的广泛关注(参见文献Science 2009,324(5932),1312–1314；Solid State Communications 2008,146(9-10),351-355；CN 111434610 A专利201910028394.4，多孔二氧化硅微球及其制备方法与应用；CN 111411334 A专利202010132472.8，一种二氧化硅-二氧化钒多级阵列结构及其制备方法)。

CN 110975833 A(2018)公开了一种二氧化硅/纤维素复合多孔材料的制备方法及应用，先将纤维素在废纸中提取，一步法溶解二氧化硅和纤维素，然后酸性条件下加入硅酸钠，使二氧化硅颗粒在纤维素表面原位形成。该方法制得得复合多孔材料在环境条件下进行CO₂的捕集具有良好的捕集效果。

CN 109369689 A(2019)公开了一种有机金属框架(Cu-MOF)催化材料、制备方法及应用，先将9-(4-羧基苯-3，6-咔唑二羧酸)和4，4’-联吡啶两种有机配体于溶剂中溶解，加入到铜源溶液中与铜离子进行自组装，水热一段时间后得到铜离子晶态阴离子骨架MOF材料。该方法制得得骨架MOF材料机械强度较低，化学稳定性和热稳定性差。

与其它材料相比，CuMOF为主的MOF类材料多孔配位聚合物是由过渡金属阳离子通过三羧酸等有机间隔段桥接而成的结晶多孔材料，但是在实际应用中具有如下缺点:1)传统的CuMOF材料一般是金属铜离子与均苯三甲酸的反应高温条件下结合生成配位聚合物晶体过程，所得材料一般具有均一的微孔，孔径小于2nm。较小的孔径限制了其与大分子吸附催化能力，限制了应用范围；2)有机框架材料与无机材料，如沸石分子筛、活性炭等多孔材料相比，机械强度较低，热稳定性差。

发明内容：

本发明的目的就是提供CuMOF-氧化硅多孔复合材料的制备方法，将CuMOF材料与介孔氧化硅原位生长复合，实现CuMOF材料均匀分散于介孔氧化硅达到固载化，制备有机无机杂化材料，达到大幅提升其热稳定性和化学稳定性的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种铜金属有机框架-氧化硅复合材料的制备方法，包括：