[发明专利]一种适用于多种富空隙基材的金属有机配位聚合物膜原位快速制备方法

说明书

本发明提供一种适用于多种富空隙基材表面的金属有机配位聚合物膜原位快速制备方法，其主要步骤是：通过利用各种富空隙材料自身的空隙结构，材料自身首先可以被含有金属离子与有机配体的反应液所浸湿并被整体所包裹。而后通过热气流引发反应液的挥发浓缩，使得反应液会在基材自身三维结构的引导下，发生去润湿现象。随着混合液中较低沸点与粘度的组分的逐渐挥发，所剩溶液的较高沸点高粘度组分会贴近于基材自身结构表面形成液膜。从而在液膜的限域作用与热的共同作用下，液膜内的金属离子与有机配位体会进一步发生配位反应，从而在溶液完全挥发后使得的生成金属有机配位聚合物以薄膜的形式原位构造于基材表面。

技术领域

本发明涉及配位聚合物材料技术领域，具体涉及一种适用于多种富空隙基材的金属有机配位聚合物膜原位快速制备方法。

背景技术

配位聚合物材料是一种由金属离子与有机配体形成的杂化材料，其结构与组成具有高度的灵活性与多样性。其具有的独特性质在吸附、分离、催化与能量储存等领域具有丰富的应用潜力。但是各类金属有机配位聚合物材料直接合成所的大多为固体粉末状材料，其缺乏可塑性与延展性，难以通过传统的加工工艺塑造成实际使用中所需的器件供使用。

为了实现金属有机配位聚合物材料的实际使用，一种有效的途径是将其原位合成在所需的基底表面。并通过对基材的加工实现实际的加工性能。而在所需的基材上原位构筑得到连续的金属有机配位聚合物膜层可以更加有效的增强在基材表面附着的牢固性，并促进其性能得到充分的发挥，具有很强的实用价值。特别是对于常用的各种富空隙基材例如网类、无纺布类、纺织布类、泡沫类等，他们具有良好的通透性、柔韧性等性质，可以有效的促进传质作用，增强配位聚合物材料在实际使用中的性能。而现有的加工技术例如水热合成法，层层自组装法，电化学等方法，往往需要较长的时间与原料消耗，并且依赖与复杂的加工设备，对于生产效率与成本有较大的影响，难以实现大规模生产。对于常用的各种富空隙材料开发适用的快速原位构造金属有机配位聚合物膜层的制备方法具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种适用于多种富空隙基材表面的金属有机配位聚合物膜原位快速制备方法，通过各种富空隙材料自身的空隙结构，材料自身首先可以被含有金属离子与有机配体的反应液所浸湿并被整体所包裹。而后通过热气流引发反应液的蒸发浓缩，使得反应液会在基材自身三维结构的引导下，发生去润湿现象。随着有机溶剂较低沸点组分的逐渐挥发，所剩溶液的较高沸点高粘度组分会贴近于基材自身结构表面形成液膜。从而在液膜的限域作用与热的共同作用下，液膜内的金属离子与有机配位体会进一步发生配位反应，从而在溶液完全挥发后使得的生成金属有机配位聚合物以薄膜的形式原位构造于基材表面。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种适用于多种富空隙基材表面的金属有机配位聚合物膜原位快速制备方法，步骤如下：通过利用富空隙基材的空隙结构，采用反应液将富空隙基材浸湿并被整体所包裹；所述反应液为含有金属离子与有机配体的有机溶液；采用热气流引发反应液的蒸发浓缩，反应液在富空隙基材自身的三维结构引导下发生去润湿现象，随着混合液中较低沸点与粘度组分的逐渐挥发，所剩溶液的较高沸点高粘度组分会贴近于基材分支结构表面形成液膜；从而在液膜的限域作用与热的共同作用下，液膜内的金属离子与有机配位体会进一步发生配位反应，从而在溶液完全挥发后使得的生成金属有机配位聚合物以薄膜的形式原位构造于基材表面。

进一步地，所述金属离子为过度金属氯盐、硝酸盐、硫酸盐中的一种或几种；所述有机配体为对苯二甲酸、均苯三甲酸、2-氨基对苯二甲酸中的一种或几种；所述的有机溶液为N，N-二甲基甲酰胺，乙醇，一缩二乙二醇，二缩三乙二醇，丙三醇中选择两种，其中具有相对较高沸点与粘度的有机溶液和具有相对较低沸点与粘度的有机溶液按体积比为1：1～15组合为混合溶液。

优选的，所述过度金属为铁、钴、镍、铜。