[发明专利]一种沸石咪唑类金属有机骨架纳米材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种沸石咪唑类金属有机骨架纳米材料的制备方法，包括：将摩尔比为1:3‑10的金属盐与2‑甲基咪唑配体溶于有机醇溶剂中，形成第一批次ZIF多孔纳米晶分散液；静置陈化，分离，得第一批次溶剂母液，下层除杂、烘干得第一批次产品粉末；将第一批次溶剂母液作为反应溶剂加入到下一批次ZIF多孔纳米晶分散液，加入反应助剂，调节反应溶剂中pH＝7‑10；重复上述步骤，得溶剂母液A2和产品P2；检测母液A2中杂质含量；重复步骤n次，当母液中杂质含量超过限定浓度时，终止母液作为反应溶剂回用。该方法解决了现有液相沉淀法中工艺不能够实现放大生产且回用溶剂的工艺过程中反应条件存在不稳定的问题。

技术领域

本发明是属于多孔纳米晶体材料制备技术领域，特别是关于一种沸石咪唑类金属有机骨架纳米材料的制备方法。

背景技术

沸石咪唑类金属有机骨架纳米材料(Zeolitic Imidazolate Frameworks，ZIFs)属于金属有机骨架(metal-organic frameworks，MOFs)多孔晶体材料中的一类重要分支，其结构通常由有机连接基和无机金属离子构成，咪唑环上的N原子与二价过渡金属离子络合形成沸石拓扑结构，可通过调变配体或配体间的相互作用来合成不同结构的ZIFs。构建ZIFs的咪唑连接基诱导四面体过渡金属节点形成具有有序孔道的多孔晶体结构。ZIFs的结构与沸石分子筛非常类似，ZIFs中咪唑基桥接的两个金属离子中心之间的夹角为∠(M–imidazolate–M)＝145°，这与沸石中∠(Si–O–Si)的值接近。因此，ZIFs类材料是一种具有广阔应用价值的新型多孔分子筛材料。

ZIFs类材料的制备方法包括液相沉淀法、溶剂热法、电化学法、辅助合成法等。目前，大批量制备ZIFs材料的制备工艺一般采用液相沉淀法，即采用甲醇等有机醇类作为去质子化溶剂，使金属盐与二甲基咪唑配位，在液相中形成晶核，并最终形成沉淀。该制备方法的优势在于反应条件简单，产品性能较好。但是，其缺点在于，目前液相沉淀法的生产放大较为困难，因为在产量很大的情况下，反应过程中的溶剂如果不回收使用，ZIF的生产成本就很高，而如果回用溶剂会造成每批次的产品反应条件产生细微的差别，无法较好的保证每批次产品的品质稳定性。如何保证在回用溶剂降低成本的工艺过程中，反应条件的稳定性是一个行业内的技术难题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沸石咪唑类金属有机骨架纳米材料的制备方法，其能够解决现有液相沉淀法中工艺不能够实现放大生产且回用溶剂的工艺过程中反应条件存在不稳定的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种沸石咪唑类金属有机骨架纳米材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法的步骤包括：

(1)将摩尔比为1:3-10的金属盐与2-甲基咪唑配体溶解于有机醇溶剂中，溶液中金属离子与有机醇溶剂的摩尔比为1:200-1000，搅拌形成第一批次ZIF多孔纳米晶分散液；

(2)将步骤(1)得到的ZIF多孔纳米晶的分散液静置陈化，所述纳米晶转化为沉淀位于溶剂最下层；分离上层溶剂层，获得第一批次溶剂母液，下层沉淀洗涤、纯化去除杂质后，烘干获得第一批次产品粉末；

(3)将步骤(2)中的第一批次溶剂母液作为反应溶剂加入到下一批次ZIF多孔纳米晶分散液，然后补充金属盐与2-甲基咪唑配体得到混合溶液，使得混合溶液中金属离子与有机醇溶剂的摩尔比为1:200-1000，其中，所述下一批次ZIF多孔纳米晶分散液中金属离子与有机醇溶液的摩尔比与第一批次ZIF多孔纳米晶分散液中相同；

(4)然后在上述配比好的混合溶液中补充加入反应助剂，调节反应溶剂中pH＝7-10；重复上述步骤(1)和步骤(2)，获得溶剂母液A2和产品批次P2；

(5)检测母液A2中杂质含量；