一种室温水相制备UiO-66型铈(IV)基金属有机框架材料的方法技术

本发明专利技术涉及金属有机框架材料领域，具体是一种室温水相制备UiO

【技术实现步骤摘要】
一种室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料的方法

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[0001]本专利技术涉及金属有机框架(MOFs)材料领域，具体是一种室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架(MOFs)材料的方法。

技术介绍
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[0002]金属有机框架(Metal
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Organic Frameworks,MOFs)，由于其多孔性、大比表面积以及结构和组成的高度可调性，在现代材料学方面呈现出了诱人的发展前景。目前，MOFs已成为新兴材料家族中的一员，它的蓬勃发展甚至超过了一些传统的纳米多孔材料，包括沸石或沸石类材料。由于MOFs材料在众多应用领域展现出了巨大的潜力，科研和工业界都在努力追求，能在合适的价格和对环境友好的条件下，生产MOFs材料，使其实现商业法销售。最传统的MOFs制备方法，是当前仍在广泛使用的溶剂热法，这种方法需要高温、高压、合适的反应容器以及大多数情况下不得不使用一些对环境造成污染或有毒的有机溶剂。
[0003]铈(IV)基MOFs由于具有大的比表面积、多样的组分、高的热和化学稳定性，是一种很有前途的MOFs材料。除了学术兴趣，一些重要的工业需求也促使这种材料的发展：(i)Ce是最丰富的稀土元素，这使它成为廉价MOFs材料大规模生产的原料候选者之一；(ii)铈(IV)基MOFs在光催化、氧化还原多相催化、发光等众多领域都展现出了巨大的应用前景；(iii)相比于其他类型MOFs材料的室温制备方法研究，铈(IV)基MOFs材料的室温制备方法开发，特别是水相条件下，且具有一定普适性的方法很少见。因此，尽管铈(IV)基MOFs材料在工业应用中比其他同类材料更有潜力，它的商业化实施仍然需要在经济、环境友好和可持续的方式下进行，而这远未实现。
[0004]目前，作为铈(IV)基MOFs材料中的佼佼者，UiO
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66型铈(IV)基MOFs材料仍然是采用传统的溶剂热法，在高温(100℃)条件下，使用昂贵和有毒的有机溶剂DMF制备。研究表明，这类铈(IV)基MOFs在高温合成的过程中，随着反应的进行，常出现降解，形成甲酸铈(III)。因而，开发一种价格低廉、对环境友好、具有一定普适性、操作简单的UiO
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66型铈(IV)基MOFs材料的制备方法具有重要的学术意义和应用价值，然而截至目前，并没有相关专利及学术文献报道。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架(MOFs)材料的方法，通过采用CH3COONa作为调节剂，在室温水相的条件下，制备了七种UiO
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66型铈(IV)基MOFs材料。通过该方法制备的UiO
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66型铈(IV)基MOFs材料具有高晶态、均一的纳米尺寸和大的比表面积。该制备方法具有成本低廉、绿色环保、能耗低、操作简单，普适性好、且能克级合成等优势。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料的方法，包括如下具体步
骤和工艺条件：
[0008](1)以醋酸钠作为调节剂，以硝酸铈铵和相应的有机配体作为反应原料，用于合成各种UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料的有机配体为对苯二甲酸、2
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硝基对苯二甲酸、2
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溴对苯二甲酸、2,3,5,6
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四氟对苯二甲酸、反丁烯二酸、2,6
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萘二羧酸或4,4'
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联苯二羧酸；将硝酸铈铵超声分散溶解于去离子水中，得到摩尔浓度0.5～0.6M的硝酸铈铵水溶液；将有机配体与醋酸钠超声分散于去离子水中，得到有机配体与醋酸钠的混合溶液，有机配体的摩尔浓度为0.15～0.25M，醋酸钠的摩尔浓度为0.45～0.55M；
[0009](2)室温下，将步骤(1)配制的硝酸铈铵水溶液，加入到步骤(1)配制的、在搅拌中的有机配体与醋酸钠混合溶液，离心收集，并使用N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇先后各洗涤2～4次，吹干，得到各种UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料。
[0010]所述的室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料的方法，硝酸铈铵、有机配体、醋酸钠的摩尔比例为0.5～0.6：0.15～0.25：0.45～0.55。
[0011]所述的室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料的方法，各种UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料分别为：UiO
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66(Ce)、UiO
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66(Ce)
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NO2、UiO
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66(Ce)
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Br、UiO
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66(Ce)
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4F、UiO
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66(Ce)
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H2Fum、UiO
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66(Ce)
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H2NDC或UiO
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66(Ce)
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H2BPDC。
[0012]所述的室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料的方法，步骤(2)搅拌中的有机配体与醋酸钠混合溶液，其搅拌转速为500～1500r/min；在硝酸铈铵水溶液加入到有机配体与醋酸钠混合溶液后，继续在搅拌转速为500～1500r/min反应5min～24h。
[0013]所述的室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料的方法，当反应时间逐渐延长到24h时，得到的UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料一直保持高晶态，且不会有杂质相生成。
[0014]所述的室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料的方法，室温为25～30℃。
[0015]所述的室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料的方法，包括如下具体步骤和工艺条件：
[0016](1)将0.213mmol硝酸铈铵超声分散溶解于400μL去离子水中，得到摩尔浓度0.533M的硝酸铈铵水溶液；将0.213mmol有机配体与0.598mmol醋酸钠超声分散于1.2mL去离子水中，得到有机配体与醋酸钠的混合溶液；
[0017](2)室温下，将步骤(1)配制的硝酸铈铵水溶液，加入到步骤(1)配制的、在搅拌中的有机配体与醋酸钠混合溶液，离心收集，并使用N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇先后各洗涤3次，吹干，得到各种UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料。
[0018]所述的室温水相制备UiO
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料的方法，其特征在于，包括如下具体步骤和工艺条件：(1)以醋酸钠作为调节剂，以硝酸铈铵和相应的有机配体作为反应原料，用于合成各种UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料的有机配体为对苯二甲酸、2
‑
硝基对苯二甲酸、2
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溴对苯二甲酸、2,3,5,6
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四氟对苯二甲酸、反丁烯二酸、2,6
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萘二羧酸或4,4'
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联苯二羧酸；将硝酸铈铵超声分散溶解于去离子水中，得到摩尔浓度0.5～0.6M的硝酸铈铵水溶液；将有机配体与醋酸钠超声分散于去离子水中，得到有机配体与醋酸钠的混合溶液，有机配体的摩尔浓度为0.15～0.25M，醋酸钠的摩尔浓度为0.45～0.55M；(2)室温下，将步骤(1)配制的硝酸铈铵水溶液，加入到步骤(1)配制的、在搅拌中的有机配体与醋酸钠混合溶液，离心收集，并使用N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇先后各洗涤2～4次，吹干，得到各种UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料。2.根据权利要求1所述的室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料的方法，其特征在于，硝酸铈铵、有机配体、醋酸钠的摩尔比例为0.5～0.6：0.15～0.25：0.45～0.55。3.根据权利要求1所述的室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料的方法，其特征在于，所述的各种UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料分别为：UiO
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66(Ce)、UiO
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66(Ce)
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NO2、UiO
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66(Ce)
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Br、UiO
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66(Ce)
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4F、UiO
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66(Ce)
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H2Fum、UiO
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66(Ce)
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H2NDC或UiO
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66(Ce)
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H2BPDC。4.根据权利要求1所述的室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有机框架材料的方法，其特征在于，步骤(2)搅拌中的有机配体与醋酸钠混合溶液，其搅拌转速为500～1500r/min；在硝酸铈铵水溶液加入到有机配体与醋酸钠混合溶液后，继续在搅拌转速为500～1500r/min反应5min～24h。5.根据权利要求1或4所述的室温水相制备UiO
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66型铈(IV)基金属有...

【专利技术属性】
技术研发人员：金红广，谷嘉欣，雷其举，许文杰，任宇，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：