[发明专利]一种控制MOF-5分子筛形貌的合成方法

说明书

本发明属于MOF‑5分子筛技术领域，公开了一种控制MOF‑5分子筛形貌的合成方法。所述方法将六水合硝酸锌、对二甲苯酸、三乙胺、聚乙烯吡咯烷酮按特定比例先后加入容器内，进行油浴加热，当溶液中出现白色沉淀，置于冰水中迅速降温，降温后进行样本洗涤，得到MOF‑5分子筛；所述六水合硝酸锌、对二甲苯酸、三乙胺、聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比例为：(60‑120):1.0:1.0:(1.1‑1.4):(0.2‑1.0):(0.01‑0.50)。

技术领域

本发明涉及MOF-5分子筛，特别涉及一种MOF-5分子筛的形貌可控合成方法。

背景技术

金属有机骨架化合物MOF-5，因其具有高比表面积、高孔隙率、可调的孔尺寸、良好的热稳定性和化学稳定性等特点，在气体吸附分离、气体储存、催化和传感方面拥有广阔的前景。

目前现有的合成方法，虽然对MOF-5的晶体的尺寸有所调控，但是从实验结果来看晶体的尺寸均匀度以及规整度都不是特别好，控制条件的摸索不是很成熟。

发明内容

本发明的目的在于改善现有的合成方法，提高合成的MOF-5晶体尺寸均匀度和规整度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：。

一种MOF-5分子筛的可控合成方法。其特征在于：将六水合硝酸锌、对二甲苯酸、三乙胺、聚乙烯吡咯烷酮按特定比例先后加入容器内，进行油浴加热，当溶液中出现白色沉淀，置于冰水中迅速降温，降温后进行样本洗涤，得到MOF-5分子筛；所述六水合硝酸锌、对二甲苯酸、三乙胺、聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比例为：(60-120):1.0:1.0:(1.1-1 .4):(0.2-1.0):(0.01-0.50)。

在本发明中，为了实现MOF-5晶体形貌以及尺寸的可控调节，发明人引入了辅助剂三乙胺和聚乙烯吡咯烷酮，并采用油浴加热的方式，使溶液均匀受热。三乙胺作为一种碱与配体反应促进配体的去质子化从而影响晶体的成核密度与生长速率，因而可以从宏观上观察到明显的晶体尺寸的变化；聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，在这个体系中一方面起着着稳定剂的作用，另一方面起着封端剂的作用调节材料形貌的作用。总的来说，要想合成不同形貌并且尺寸均匀的晶体材料，综合利用这几个因素是成功的关键。

本发明先将聚乙烯吡咯烷酮加入三口烧瓶中，加入乙醇作为溶剂将其溶解，作为优选可选择超声波进行加速溶解。

本发明提供的晶化后的晶化产物需要进行后续处理，比如降温后进行样品洗涤，用二甲基甲酰胺洗涤三次进行3000rpm/min离心。最后将洗涤好的样品分散在二甲基甲酰胺中保存。

作为优选，上述溶液进行旋转油浴，转速为400rpm/min。

作为优选，所述的反应时间以20min为宜。

作为优选，上述晶体进行洗涤后，进行三次转速为3000rmp/min的离心。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：。

本发明通过引入了辅助剂三乙胺和聚乙烯吡咯烷酮。三乙胺作为一种碱与配体反应促进配体的去质子化从而影响晶体的成核密度与生长速率，在一定范围内改变三乙胺来调节块状MOF-5的尺寸，在相同浓度辅助剂的辅助下可以得到尺寸很小的高均匀度的块状晶体，还可以将晶体的范围控制在很小的尺寸。而原来的合成块状MOF-5材料方法，在表面活性剂的辅助下合成的均匀块状的多孔材料；虽然这种材料具有很高的尺寸均匀度，但是随机性太高，大部分情况下的样品的尺寸均匀度是很不均衡的。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的MOF-5分子筛的SEM谱图；

图2为本发明实施例2提供的MOF-5分子筛的XRD谱图；

图3为本发明实施例2提供的MOF-5分子筛的SEM谱图；

图4为本发明实施例3提供的MOF-5分子筛的XRD谱图；