[发明专利]一种铜基MOF的常温快速制备方法

说明书

本发明涉及功能材料制备技术领域，尤其涉及一种铜基MOF的常温快速制备方法，包括以下步骤：步骤一、将二甲基咪唑加入到蒸馏水中，用超声波处理，制得浓度为0.1‑0.2mol/L二甲基咪唑水溶液；步骤二、加入0.2mol/L氢氧化钠调节溶液pH为7‑8，得到溶液A；步骤三、将五水合硝酸铜加入到蒸馏水中，超声波处理，制得浓度为0.1‑0.2mol/L的硝酸铜水溶液，即溶液B；步骤四、按摩尔比1:1将溶液B滴加至溶液A中，在室温振荡反应15‑30min，反应结束后将产物离心，抽滤，用蒸馏水清洗，烘干，即得铜基MOF。本发明操作方法简单安全，绿色环保，合成时间短，适合产业化。本发明制得的铜基MOF对活性染料有很好的脱色效果，在印染废水处理方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及功能材料制备技术领域，尤其涉及一种铜基MOF的常温快速制备方法。

背景技术

随着活性染料在印染行业中被广泛使用，但是染色后会产生大量高色度，高毒性，高污染的染料残液，直接排出会造成较大的水体污染。对于如何去除活性染料，有关物理，化学和生物等多种处理手段已被广泛采用，但存在二次污染严重，去除不彻底，工艺较繁杂和能源消耗大等问题。光催化作为一种经济、高效、环境友好处理手段而备受瞩目。

金属有机框架材料(metal-organic frameworks，简称MOFs)是一类由有机配体与无机结构单元(金属离子或金属簇)构成的金属骨架多孔配位聚合物，其具有拓扑的三维网络孔状结构，由配体和金属离子络合形成。作为一种新兴材料，由于其具有高比表面积，较高孔隙率，丰富的活性位点与灵活的化学结构，催化活性高，在光催化领域已受到广泛的关注。

铜基MOF制备方法主要有普通溶液反应法，溶剂热法，电化学法等。普通溶液反应法是将Cu2+与配体在特定的溶剂(水或者有机溶剂)中混合，必要时调节pH，在温度不高的情况下，于开放体系中搅拌或者静置，随着反应进行，溶剂蒸发从而析出产物。此方法成本较低，但是实验周期在数天左右，得到的产物产率很低的同时晶型也不够完整。溶剂热法是将Cu2+与配体在特定的高沸点有机溶剂(如DMF)中混合，后放入密闭的耐高压的反应釜内，在加热条件下，体系内产生压力使得反应进行。传统加热方法一般用烘箱、油浴等，反应时间也较长，需要半天乃至数天才能完成。此方法因为有高温高压，有利于单晶的生长，且通过对温度条件的控制来修饰晶型的大小，但是产物中容易出现不同化合物晶体的机械混合物，难以分离，同时需要较高的反应温度与较长的反应时间，能耗也较高。电化学法是将配体溶解在特定的溶剂(水或者有机溶剂)中形成溶液，在外加电压的作用下使用铜板(阴极)与金属电极(阳极)来形成沉淀。此方法仅需要常温，成本较低，且合成速度快，可以实现连续生产，通过对电压，溶液温度以及溶剂比例等的变化来调整微晶结构，粒径尺寸，但形成的薄膜厚度不均匀。想要合成致密的铜基MOF膜需要严格把控时间，若时间过短则会导致晶体层不够完整，时间过长则会导致载体受损。此方法后续不能用溶剂热法进行二次生长，因为对于电化学法生成的膜来说，低pH值、高温等条件过于剧烈，铜板可能会直接溶解，硝酸根阴离子也会加剧铜板的氧化。

为解决上述问题，本发明以二甲基咪唑和硝酸铜为原料，水为介质，在常温下快速制备铜基MOF，制得的铜基MOF对活性染料有很好的脱色效果，在印染废水处理方面具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种铜基MOF的常温快速制备方法，其操作方法简单安全，绿色环保，合成时间短，适合产业化；制得的铜基MOF对活性染料有很好的脱色效果，在印染废水处理方面具有广阔的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种铜基MOF的常温快速制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将二甲基咪唑加入到蒸馏水中，用30-50KHZ超声波处理，制得浓度为0.1-0.2mol/L二甲基咪唑水溶液；

步骤二、将0.2mol/L氢氧化钠加入到二甲基咪唑溶液中，调节溶液pH为7-8，用30-50KHZ超声波处理，得到溶液A；