[发明专利]一种多级孔金属-有机骨架材料的绿色制备方法

说明书

本发明公开了一种多级孔金属‑有机骨架材料的绿色制备方法，其包括如下步骤：(1)将母体MOF材料真空干燥，得到活化的MOF粉体材料，作为备用母体MOF材料；(2)将步骤(1)中的母体MOF粉体，取出适量放到坩埚中，然后放入加热炉中加热进行蒸汽刻蚀，以5～10℃/min的升温速率，从室温升到250～450℃，保温5min～120min，然后以5～10℃/min的速率降低至室温；(3)将上述步骤(2)中将至室温的材料取出粉末即制得所述级微孔‑介孔尺度金属‑有机骨架材料。本方法简单，易于实施，既保持的MOF的热稳定性和化学稳定性又使其具备了多级孔结构；且不需要惰性气体保护，且绿色环保，不需要采用任何模板剂、有机溶剂或强酸刻蚀剂等；便于实现多级孔MOF材料量产制备。

技术领域

本发明涉及金属有机骨架材料制备技术领域，特别是涉及一种多级孔金属-有机骨架材料的绿色制备方法。

背景技术

金属-有机骨架材料(MOFs)是指无机金属离子与有机配体通过配位自组装形成的具有周期性网络结构的金属-有机骨架材料。它具有高结晶度、可调的孔尺寸、高比表面积以及高度可控的多功能化等特性，在气体吸附与分离、电化学、催化、生物医学等领域具有广泛的应用前景。

MOF的高孔隙率和有机功能，使其具有比表面积大、孔径可调、优异的热稳定性和化学稳定性等特点，因而在催化、分离、吸附等领域发挥重要作用。

然而，大多数的MOF材料孔径属于微孔尺度范围，这严重限制了其在大分子领域如药物释放、生物工程、催化分离等方面的进一步应用和发展。而传统的介孔材料的制备通常是直接延长配体尺寸，或者以表面活性剂或者嵌段共聚物作为模板制备多级孔材料，其在合成方面具有如下困难：(1)需要合成大尺寸刚性的有机配体，合成过程复杂，成本高昂；(2)MOF的孔容易被模板剂分子填充，从而使骨架空穴减少或者被占据；(3)合成大孔径MOF当失去客体分子之后易发生坍塌；(4)结晶度差以及孔隙率小。因此，开发低成本、操作简单、无需模板剂和有机溶剂的多级孔MOF是非常重要的。

发明内容

为此，本发明要解决的技术问题是克服现有多级孔MOF制备方法存在的上述不足，进而提供一种多级孔金属-有机骨架材料的绿色制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多级孔金属-有机骨架材料的绿色制备方法，其包括如下步骤：

(1)将母体MOF材料真空干燥，得到活化的MOF粉体材料，作为备用母体MOF材料；

(2)将步骤(1)中的母体MOF粉体，取出适量放到坩埚中，然后放入加热炉中加热进行蒸汽刻蚀，以5～10℃/min的升温速率，从室温升到250～450℃，保温5min～120min，然后以5～10℃/min的速率降低至室温；

(3)将上述步骤(2)中将至室温的材料取出粉末即制得所述级微孔-介孔尺度金属-有机骨架材料。

优选的，所述母体MOF材料为ZIF-8或ZIF-14或ZIF-71。

优选的，所述多级微孔-介孔尺度金属-有机骨架材料中的金属盐为Zn²⁺或Co²⁺或Al³⁺或Zr⁴⁺或Fe³⁺。

优选的，所述多级微孔-介孔尺度金属-有机骨架材料中的有机配体含羧酸配体和含氮配体。

优选的，所述步骤(2)中加热炉的加热方法为电加热或燃料加热。

优选的，所述加热炉为马弗炉或管式炉。

优选的，在加热炉中以5～10℃/min的升温速率，从室温升到275～430℃。

优选的，所述步骤(2)中进行蒸汽刻蚀所需的水汽为空气中水汽或通过载气鼓泡引入的水汽。