[发明专利]一种多级多孔金属有机骨架材料的通用制备方法

说明书

本发明公开了一种多级多孔金属有机骨架材料的通用制备方法，包括以下步骤：S1、配制金属阳离子溶液和有机配体溶液；S2、将配置的金属阳离子溶液和有机配体溶液混合，并转移到高压反应釜中以一定的温度晶化一定时间；S3、将步骤S2中晶化得到的沉淀分离得到MOFs粉末；S4、在密闭的高压反应釜内衬中放置一个平台，平台上面放置步骤S3中制备好的MOFs粉末，反应釜内衬底部放置刻蚀剂溶液，刻蚀剂溶液位于平台的下方并与平台上的MOFs粉末不接触，在一定的温度下进行刻蚀，得到HP‑MOFs材料。本发明所述的是一种多级多孔金属有机骨架材料的通用制备方法，能够快速有效的合成各种各样的多级多孔金属有机骨架材料，具有方法简单、易于大批量制备、成本低廉等优点。

技术领域

本发明涉及金属有机骨架材料技术领域，尤其是涉及一种多级多孔金属有机骨架材料的通用制备方法。

背景技术

金属-有机骨架材料 (metal-organic frameworks, MOFs) 是一类新兴的多孔结晶材料，它是由金属离子或簇和多功能有机配体通过自组装模式构建而成，MOFs骨架结构具有大的比表面积、可调整的孔隙尺寸以及可定制的骨架，这些特性使其在催化、气体分离、传感等领域具有巨大的潜力。大多数报道的MOFs的孔径限制在微孔范围内（孔尺寸小于2 nm），阻碍了催化扩散过程的进行，尤其是涉及到大分子底物时；这极大地阻碍了它们的应用前景和工业化进程。为了解决这一关键问题，在原始微孔MOFs框架中构建介孔结构（孔径在2-50 nm）是一种可行的办法，即形成HP-MOFs，其中，微孔提供了较大的比表面积，介孔有助于传质过程。

HP-MOFs的制备方法主要分为直接合成和后处理两种。目前，基于后处理的蚀刻方法由于其能够在一定程度上保持蚀刻后MOFs的结构完整性而备受关注。在这种方法中，通常需要匹配MOFs结构特征的合适蚀刻剂来实现对MOFs的蚀刻，从而在微孔MOFs中构建介孔。例如，MIL-100可以被分子尺寸与MIL-100孔结构相匹配的H₃PO₄选择性蚀刻，从而在原始MIL-100中形成中孔。然而，当HCl分子尺寸小于MIL-100窗口尺寸时，MIL-100骨架完全溶解。因此MOFs的蚀刻工艺非常难以控制，并且很难快速完成MOFs的蚀刻，限制了HP-MOFs的生产效率和大范围的制备。

发明内容

本发明的目的是提供一种多级多孔金属有机骨架材料的通用制备方法，能够快速有效的合成各种各样的多级多孔金属有机骨架材料。

为实现上述目的，本发明提供了一种多级多孔金属有机骨架材料的通用制备方法，包括以下步骤，

S1、配制金属阳离子溶液和有机配体溶液；

S2、将步骤S1中配置的金属阳离子溶液和有机配体溶液混合，并转移到高压反应釜中以一定的温度晶化一定时间；

S3、将步骤S2晶化得到的沉淀分离得到MOFs粉末；

S4、在密闭的高压反应釜内衬中放置一个平台，平台上面放置步骤S3中制备好的MOFs粉末，反应釜内衬底部放置刻蚀剂溶液，刻蚀剂溶液位于平台的下方并与平台上的MOFs粉末不接触的，在一定的温度下进行刻蚀，得到HP-MOFs材料。

优选的，所述步骤S1中，金属阳离子为Zn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Pd²⁺、Pt²⁺、Ru²⁺、Cd²⁺、Zr⁴⁺、Hf⁴⁺、Ti⁴⁺中的一种。

优选的，所述步骤S1中，有机配体溶液为对苯二甲酸、萘二甲酸、均三苯甲酸、草酸、琥珀酸、咪唑、吡啶、哌啶、反丁烯二酸、2-氨基对苯二甲酸中的一种。