一种三维纸基金属有机框架的制备方法技术

本发明专利技术公开了种三维纸基金属有机框架的制备方法，属于有机纳米材料的制备领域。本方法包括以下步骤：纸基底的选取‑设计纸基底疏水蜡批量打印图案‑打印电极‑生长纸基金属有机框架。本发明专利技术的特点在于选用纸作为基底材料，不仅储量丰厚，而且具有易于折叠、便于携带等特点。制备工艺简单，所得纸基金属有机框架很容易实现现场即时可视化检测，同时，为多功能化纸基电子器件的制备奠定很好的基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三维纸基金属有机框架的制备方法，属于有机纳米材料的制备领域。
技术介绍
金属有机物框架结构（MOF）是一种晶型分子材料，这种材料是通过有机配体将金属离子或金属团簇连接在一起形成的结构，此种材料具有很大的内部空隙率，其空腔及化学性质可调。目前这种材料在气体储藏，化学分离，催化、光学成像以及传感领域得到了很好的应用。以铁卟啉为基础的一类MOF材料因具有很好的类酶催化性能已广泛的应用于比色、电化学生物传感器中，实现了抗坏血酸、过氧化氢、金属离子等不同类型分子的检测。一般的MOF材料制备过程复杂，所需费用昂贵，产量低，更重要的是不利于便携式可视化检测。纸，以其储量丰厚、廉价、便于携带、易于功能化等特点而备受科学家的关注。自怀特赛兹课题组报道了微流体纸基分析设备以来，不同种类的纸基设备应运而生。到目前为止，纸基设备已广泛应用在光电化学、电化学、比色、电化学发光等领域。特别地，将纳米材料与纸芯片结合，可以很大程度上拓宽纸芯片的应用领域，实现纸芯片的多功能、超灵敏检测。利用MOF材料来功能化纸芯片，所得的纸基金属有机框架不仅能够提高MOF材料的催化性能，同时能够结合纸芯片便于携带、易于折叠等优点，为多功能化纸基电子器件的制备奠定很好的基础。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是制作一种操作简单、易于修饰和携带的三维纸基金属有机框架，以实现多种物质的现场即时可视化检测。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下措施来实现的：一种三维纸基金属有机框架的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1) 纸基底的选取：选用普通滤纸或色谱纸作为纸基底，裁剪成A4大小的纸张；(2) 在计算机上设计纸基底的疏水蜡批量打印图案，样式如附图1所示；(3) 利用蜡打印技术将步骤（2）中设计的疏水蜡批量打印图案打印到A4纸上，随后将纸片取出，放置到烘箱中，在130~150 ºC下加热2 min，使蜡融化并浸透整个纸的厚度，形成疏水墙，没有打印蜡的部分为亲水区；(4) 生长纸基金属有机框架：所述纸基金属有机框架的生长，包括以下步骤：在纸芯片亲水区上生长一层致密的Pt纳米粒子层：将 20.0 mM的H2PtCl6 和10.0 mM 的NaBH4溶液混合，快速移取10.0 μL滴加到纸芯片的亲水区域，室温下静置20 min，用超纯水冲洗掉松散的Pt纳米粒子，随后将纸芯片再次室温下干燥；采用电沉积法在生长有Pt纳米粒子层的纸芯片上生长花状的Cu纳米粒子：将生长有Pt纳米粒子层的纸芯片放于1.0~10.0 mM的CuSO4溶液中，-0.4 V电位下，沉积电量0.01~ 0.05 C，即可得到生长有花状的Cu纳米粒子层的纸芯片；在纸芯片表面生长金属MOF材料：0.2 g 的1,3,5-苯甲酸与15 mg的四（4-羧基苯基）卟吩氯化铁溶解在5 mL体积比为3:1的二甲基甲酰胺和水的混合液中，混匀，转移至50 mL高压釜中，随后将生长有Cu纳米粒子层的纸芯片放入高压釜中，60 ºC下加热5 h；将纸芯片取出，用乙醇和水多次清洗纸芯片，最后将上述纸芯片60 ºC下干燥。本专利技术的有益效果（1）该方法反应温度低，反应时间短。（2）选用纸材作为金属有机框架的生长基底，具有原料丰富，便于携带，易于折叠等特点。（3）所得纸基金属有机框架结构具有很好的催化性能，易于实现现场即时可视化检测。附图说明图1：疏水蜡批量打印图案。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面通过实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术不仅仅局限于下面的实施例。实施例1一种工艺简单、便于携带的纸基金属有机框架的制备方法具体制备工艺如下：（1）纸基底的选取：选用普通滤纸或色谱纸作为纸基底，裁剪成A4大小的纸张；（2）在计算机上设计纸基底的疏水蜡批量打印图案，样式如附图1所示；（3）利用蜡打印技术将步骤（2）中设计的疏水蜡批量打印图案打印到A4纸上，随后将纸片取出，放置到烘箱中，在130~150 ºC下加热2 min，使蜡融化并浸透整个纸的厚度，形成疏水墙，没有打印蜡的部分为亲水区；（4）生长纸基金属有机框架：所述纸基金属有机框架的生长，包括以下步骤：在纸芯片亲水区上生长一层致密的Pt纳米粒子层：将 20.0 mM的H2PtCl6 和10.0 mM 的NaBH4溶液混合，快速移取10.0 μL滴加到纸芯片的亲水区域，室温下静置20 min，用超纯水冲洗掉松散的Pt纳米粒子，随后将纸芯片再次室温下干燥；采用电沉积法在生长有Pt纳米粒子层的纸芯片上生长花状的Cu纳米粒子：将生长有Pt纳米粒子层的纸芯片放于1.0 mM的CuSO4溶液中，-0.4 V电位下，沉积电量0.01 C，即可得到生长有花状的Cu纳米粒子层的纸芯片；在纸芯片表面生长金属MOF材料：0.2 g 的1,3,5-苯甲酸与15 mg的四（4-羧基苯基）卟吩氯化铁溶解在5 mL体积比为3:1的二甲基甲酰胺和水的混合液中，混匀，转移至50 mL高压釜中，随后将生长有Cu纳米粒子层的纸芯片放入高压釜中，60 ºC下加热5 h；将纸芯片取出，用乙醇和水多次清洗纸芯片，最后将上述纸芯片60 ºC下干燥。实施例2制备步骤同例1，不同之处是：步骤（5）中沉积电量为0.05 C。实施例3制备步骤同例1，不同之处是：步骤（5）中CuSO4溶液浓度为10.0 mM，沉积电量为0.01 C。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维纸基金属有机框架的制备方法，其特征在于该方法的制备步骤如下：（1）纸基底的选取：选用普通滤纸或色谱纸作为纸基底，裁剪成A4大小的纸张；（2）在计算机上设计纸基底的疏水蜡批量打印图案；（3）利用蜡打印技术将步骤（2）中设计的疏水蜡批量打印图案打印到A4纸上，随后将纸片取出，放置到烘箱中，在130~150 ºC下加热2 min，使蜡融化并浸透整个纸的厚度，形成疏水墙，没有打印蜡的部分为亲水区；（4）生长纸基金属有机框架：所述纸基金属有机框架的生长，包括以下步骤：在纸芯片亲水区上生长一层致密的Pt纳米粒子层：将 20.0 mM的H2PtCl6 和10.0 mM 的NaBH4溶液混合，快速移取10.0 μL滴加到纸芯片的亲水区域，室温下静置20 min，用超纯水冲洗掉松散的Pt纳米粒子，随后将纸芯片再次室温下干燥；采用电沉积法在生长有Pt纳米粒子层的纸芯片上生长花状的Cu纳米粒子：将生长有Pt纳米粒子层的纸芯片放于1.0~10.0 mM的CuSO4溶液中，‑0.4 V电位下，沉积电量0.01~ 0.05 C，即可得到生长有花状的Cu纳米粒子层的纸芯片；在纸芯片表面生长金属MOF材料：0.2 g 的1,3,5‑苯甲酸与15 mg的四（4‑羧基苯基）卟吩氯化铁溶解在5 mL体积比为3:1的二甲基甲酰胺和水的混合液中，混匀，转移至50 mL高压釜中，随后将生长有Cu纳米粒子层的纸芯片放入高压釜中，60 ºC下加热5 h；将纸芯片取出，用乙醇和水多次清洗纸芯片，最后将上述纸芯片60 ºC下干燥。...

【技术特征摘要】
1.一种三维纸基金属有机框架的制备方法，其特征在于该方法的制备步骤如下：（1）纸基底的选取：选用普通滤纸或色谱纸作为纸基底，裁剪成A4大小的纸张；（2）在计算机上设计纸基底的疏水蜡批量打印图案；（3）利用蜡打印技术将步骤（2）中设计的疏水蜡批量打印图案打印到A4纸上，随后将纸片取出，放置到烘箱中，在130~150 ºC下加热2 min，使蜡融化并浸透整个纸的厚度，形成疏水墙，没有打印蜡的部分为亲水区；（4）生长纸基金属有机框架：所述纸基金属有机框架的生长，包括以下步骤：在纸芯片亲水区上生长一层致密的Pt纳米粒子层：将 20.0 mM的H2PtCl6 和10.0 mM 的NaBH4溶液混合，快速移取10.0 μL滴加到纸芯片的亲水区域，室温下静置20...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽，张彦，葛慎光，刘海云，于京华，颜梅，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37