泰宁新闻网

最新利用金属有机骨架mof

鞋

泰宁新闻网 http://www.tainingxinwen.cn 2020-10-19 01:58 出处:网络
这里介绍的最新利用金属有机骨架mof,小编带你解读。 利用金属有机骨架mof-5材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法[0001]本发明属于功能材料氧化锌的合成技术领域,具体涉及一种利用金属有机骨架M0F-5材料作为前驱物

这里介绍的最新利用金属有机骨架mof,小编带你解读。

利用金属有机骨架mof-5材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法

[0001]本发明属于功能材料氧化锌的合成技术领域,具体涉及一种利用金属有机骨架M0F-5材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法。

[0002]氧化锌是一种典型的宽禁带半导体材料,本身具有优异的光电性能,在室温下具有较宽的禁带宽度(3.37eV)和较大的激子束缚能(60meV),可广泛应用于陶瓷、化工、光学、电子和生物等领域。其中,氧化锌微球结构具有较大的比表面积、较高的吸附率和光散射特性,在半导体薄膜、太阳能电池、光催化和药物缓释等方面有着重要的用途。
[0003]常见的制备氧化锌微球的方法主要有热蒸发法、声化学法、自组装法和模板法。寇华敏等人报道了以锌粉为原料,通过湿化学方法制备氧化锌微球的方法,具体过程为先经过液相形成Zn (0H) 2包裹Zn的复合粒子,然后经过600-900°C的煅烧来形成氧化锌微球结构,但是该方法制备的氧化锌微球结构均一性较差,采用的煅烧温度相对较高,能耗较大。刘培生等人利用激光照射表面活性剂溶液中的锌片,再通过滴加酒石酸最终形成纳米氧化锌空心球;匡代彬等人报道了一种超声法制备氧化锌微球的方法,是将锌盐在有机溶剂和水的混合溶液中超声后得到氧化锌空心球。上述两种方法所需要的激光照射和超声反应条件苛刻,操作较为繁琐。别利剑等人报道了一种液相沉淀法制备氧化锌多孔微球的方法,是以柠檬酸钠为表面活性剂,在水中进行沉淀反应得到氧化锌微球,该方法制备的氧化锌微球结构中氧化锌颗粒堆积无序,定向连接性能较差。朱国兴等人利用叶酸作为结构导向剂,通过水热反应得到叶酸-锌复合微球,再通过高温煅烧后得到氧化锌空心球结构,该方法制备的氧化锌微球需要高温煅烧,能耗较高,所得到的颗粒完整度较差。
[0004]综上所述,目前所报道的氧化锌微球合成方法大多条件较为苛刻、操作过程较为繁琐并且制备的氧化锌微球尺寸均一性较差。利用M0F-5作为前驱物,通过自组装合成氧化锌微球的方法还没有相关报道。



[0005]本发明解决的技术问题是提供了一种工艺简单、条件温和、微球尺寸可控且结晶度良好的利用金属有机骨架M0F-5材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法。
[0006]本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案,利用金属有机骨架M0F-5材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法,其特征在于具体步骤为:
(1)采用加热回流法合成M0F-5前驱物:将六水合硝酸锌(Ζη(Ν03)2.6Η20)、对苯二甲酸(H2BDC)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中,其中六水合硝酸锌(Zn (N03) 2.6H20 )、对苯二甲酸(H2BDC )和聚乙烯吡咯烷酮(PVP )的质量比为1-1.2:0.24:5-7,于105-140°C加热回流10_20h得到M0F-5晶体,将M0F-5晶体离心分离,然后依次用N,N- 二甲基甲酰胺和乙醇洗涤后干燥得到M0F-5前驱物; (2)利用M0F-5前驱物制备多孔氧化锌微球:将M0F-5前驱物分散在乙醇溶剂中,超声条件下滴加冰乙酸(CH3C00H),其中lg M0F-5前驱物对应冰乙酸的体积为l_3mL,将所得的混合溶液转移到不锈钢水热釜的聚四氟乙烯内衬里,在恒温干燥箱中于160-180°C加热10-20h,待反应釜冷却至室温后取出,将沉淀离心分离,水洗两遍、醇洗两遍后干燥得到粒径为300-500nm的多孔氧化锌微球,该多孔氧化锌微球由平均粒径为20nm的氧化锌颗粒堆积而成。
[0007]进一步优选,步骤(1)中所述的六水合硝酸锌(Ζη(Ν03)2.6Η20)、对苯二甲酸(H2BDC)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的质量比为1.12:0.24:7。
[0008]进一步优选,步骤(2)中lg M0F-5前驱物对应冰乙酸的体积为2mL。
[0009]本发明操作工艺简单易行,重复性较好,制备过程对M0F-5前驱物的形貌和结晶程度要求不高,易于大批量生产。特别是制备的氧化锌微球的尺寸较均一,结晶程度高,比表面积大,因此在光电和催化等领域具有较好的应用前景。

[0010]图1是本发明实施例1制备的M0F-5晶体的X-射线衍射(XRD)图,其中横坐标为衍射角(2 Θ ),单位为度(° ),纵坐标为衍射强度;
图2是本发明实施例1制备的M0F-5晶体的扫描电镜(SEM)图,图片放大倍数是6000
倍;
图3是本发明实施例2制备的多孔氧化锌微球的X-射线衍射(XRD)图,其中横坐标为衍射角(2 Θ ),单位为度(° ),纵坐标为衍射强度;
图4是本发明实施例2制备的多孔氧化锌微球的扫描电镜(SEM)图,图片放大倍数是12000 倍;
图5是本发明实施例2制备的多孔氧化锌微球的透射电镜(TEM)图,图片放大倍数为600000 倍。

[0011]以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明,但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
[0012]实施例1
(1)将lg六水合硝酸锌(Ζη(Ν03)2.6Η20)、0.24g对苯二甲酸(H2BDC)和5g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在140mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中,于105°C加热回流10h,离分分离,依次用N,N- 二甲基甲酰胺和乙醇洗涤后干燥得到M0F-5前驱物;
(2)将0.05g M0F-5前驱物分散在20mL乙醇溶剂中,超声条件下滴加0.05mL冰乙酸(CH3C00H),将所得的混合溶液转移到不锈钢水热釜的聚四氟乙烯内衬里,在恒温干燥箱中于160°C加热10h,待反应釜冷却至室温后取出,将沉淀离心分离,水洗两遍、醇洗两遍后干燥得到多孔氧化锌微球。
[0013]图1为本实施例制备的M0F-5晶体的X-射线衍射(XRD)图,其中横坐标为衍射角(2 0),单位为度(° ),纵坐标为衍射强度。
[0014]图2为本实施例制备的M0F-5晶体的扫描电镜(SEM)图,图片放大倍数是6000倍,可观察到样品与传统的水热法制备的晶体相比尺寸较小,直径在2-5 μπι。
[0015]实施例2
(1)将1.12g六水合硝酸锌(Ζη(Ν03)2.6Η20)、0.24g对苯二甲酸(H2BDC)和7g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在140mL N, N- 二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中,于105°C加热回流20h,离心分离,依次用N,N- 二甲基甲酰胺和乙醇洗涤后干燥得到M0F-5前驱物;
(2)将0.05g M0F-5前驱物分散在20mL乙醇溶剂中,超声条件下滴加0.lmL冰乙酸(CH3C00H),将所得的混合溶液转移到不锈钢水热釜的聚四氟乙烯内衬里,在恒温干燥箱中于180°C加热20h,待反应釜冷却至室温后取出,将沉淀离心分离,水洗两遍、醇洗两遍后干燥得到多孔氧化锌微球。
[0016]图3为本实施例制备的多孔氧化锌微球的X-射线衍射(XRD)图,其中横坐标为衍射角(2Θ ),单位为度(° ),纵坐标为衍射强度,其衍射峰与氧化锌的标准图谱一致。
[0017]图4为本实施例制备的氧化锌微球的扫描电镜(SEM)图,图片放大倍数是12000倍,从破损的结构中可清晰地观察到样品为微球结构,并由粒径为20nm左右的氧化锌颗粒堆积而成。
[0018]图5为本实施例制备的氧化锌微球的透射电镜(TEM)图,进一步证实微球是由20nm左右的氧化锌颗粒堆积而成。
[0019]实施例3
(1)将1.2g六水合硝酸锌(Ζη(Ν03)2.6Η20)、0.24g对苯二甲酸(H2BDC)和7g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在160mL N, N- 二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中,于105°C加热回流20h,离心分离,依次用N,N- 二甲基甲酰胺和乙醇洗涤后干燥得到M0F-5前驱物;
(2)将0.05g M0F-5前驱物分散在20mL乙醇溶剂中,超声条件下滴加0.lmL冰乙酸(CH3C00H),将所得的混合溶液转移到不锈钢水热釜的聚四氟乙烯内衬里,在恒温干燥箱中于160°C加热20h,待反应釜冷却至室温后取出,将沉淀离心分离,水洗两遍、醇洗两遍后干燥得到多孔氧化锌微球。
[0020]实施例4
(1)将1.12g六水合硝酸锌(Ζη(Ν03)2.6Η20)、0.24g对苯二甲酸(H2BDC)和7g聚乙烯吡咯烷酮(PVP )溶解在140mL N,N- 二甲基甲酰胺(DMF )溶剂中,于140 °C加热回流1 Oh,离心分离,依次用N,N- 二甲基甲酰胺和乙醇洗涤后干燥得到M0F-5前驱物;
(2)将0.05g M0F-5前驱物分散在20mL乙醇溶剂中,超声条件下滴加0.15mL冰乙酸(CH3C00H),将所得的混合溶液转移到不锈钢水热釜的聚四氟乙烯内衬里,在恒温干燥箱中于180°C加热10h,待反应釜冷却至室温后取出,将沉淀离心分离,水洗两遍、醇洗两遍后干燥得到多孔氧化锌微球。
[0021]实施例5
(1)将1.12g六水合硝酸锌(Ζη(Ν03)2.6Η20)、0.24g对苯二甲酸(H2BDC)和7g聚乙烯吡咯烷酮(PVP )溶解在140mL N,N- 二甲基甲酰胺(DMF )溶剂中,于140 °C加热回流15h,离心分离,依次用N,N- 二甲基甲酰胺和乙醇洗涤后干燥得到M0F-5前驱物;
(2)将0.lg M0F-5前驱物分散在40mL乙醇溶剂中,超声条件下滴加0.2mL冰乙酸(CH3C00H),将所得的混合溶液转移到不锈钢水热釜的聚四氟乙烯内衬里,在恒温干燥箱中于160°C加热20h,待反应釜冷却至室温后取出,将沉淀离心分离,水洗两遍、醇洗两遍后干燥得到多孔氧化锌微球。
[0022]实施例6
(1)将1.2g六水合硝酸锌(Ζη(Ν03)2.6Η20)、0.24g对苯二甲酸(H2BDC)和7g聚乙烯吡咯烷酮(PVP )溶解在140mL N,N- 二甲基甲酰胺(DMF )溶剂中,于140 °C加热回流1 Oh,离心分离,依次用N,N- 二甲基甲酰胺和乙醇洗涤后干燥得到M0F-5前驱物;
(2)将0.2g M0F-5前驱物分散在80mL乙醇溶剂中,超声条件下滴加0.4mL冰乙酸(CH3C00H),将所得的混合溶液转移到不锈钢水热釜的聚四氟乙烯内衬里,在恒温干燥箱中于180°C加热20h,待反应釜冷却至室温后取出,将沉淀离心分离,水洗两遍、醇洗两遍后干燥得到多孔氧化锌微球。
[0023]以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点,本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明原理的范围下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

1.利用金属有机骨架M0F-5晶体材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法,其特征在于具体步骤为: (1)采用加热回流法合成M0F-5前驱物:将六水合硝酸锌、对苯二甲酸和聚乙烯吡咯烷酮溶解在N,N- 二甲基甲酰胺溶剂中,其中六水合硝酸锌、对苯二甲酸和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1-1.2:0.24:5-7,于105-140°C加热回流10_20h得到MOF-5晶体,将MOF-5晶体离心分离,然后依次用N,N- 二甲基甲酰胺和乙醇洗涤后干燥得到MOF-5前驱物; (2)利用MOF-5前驱物制备多孔氧化锌微球:将MOF-5前驱物分散在乙醇溶剂中,超声条件下滴加冰乙酸,其中lg MOF-5前驱物对应冰乙酸的体积为l-3mL,将所得的混合溶液转移到不锈钢水热釜的聚四氟乙烯内衬里,在恒温干燥箱中于160-180 °C加热10-20h,待反应釜冷却至室温后取出,将沉淀离心分离,水洗两遍、醇洗两遍后干燥得到粒径为300-500nm的多孔氧化锌微球,该多孔氧化锌微球由平均粒径为20nm的氧化锌颗粒堆积而成。2.根据权利要求1所述的利用金属有机骨架MOF-5材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法,其特征在于:步骤(1)中所述的六水合硝酸锌、对苯二甲酸和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1.12:0.24:7。3.根据权利要求1所述的利用金属有机骨架MOF-5材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法,其特征在于:步骤(2)中lg MOF-5前驱物对应冰乙酸的体积为2mL。
本发明公开了一种利用金属有机骨架MOF-5材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法,属于功能材料氧化锌的合成技术领域。本发明的技术方案要点为:利用金属有机骨架MOF-5材料作为前驱物制备多孔氧化锌微球的方法,具体包括采用加热回流法合成MOF-5前驱物和利用MOF-5前驱物制备多孔氧化锌微球等步骤。本发明操作工艺简单易行,重复性较好,制备工艺对设备要求不高,易于大批量生产。特别是制备的氧化锌微球的尺寸均一,结晶度较高,比表面积较大,因此在光电和催化等领域具有较好的应用前景。
C01G9/02
CN105271364
CN201510805068
武大鹏, 曹锟, 高志永, 安义鹏, 徐芳, 王红菊, 蒋凯
河南师范大学
2016年1月27日
2015年11月21日

最新利用金属有机骨架mof的相关内容如下:

本文标题:最新利用金属有机骨架mof
http://www.tainingxinwen.cn/qitaxinxi/522007.html

0

精彩评论

暂无评论...
验证码 换一张
取 消