一种丁酸调控的缺陷UiO-66材料及其制备方法

本发明属于uio-66制备，具体涉及一种丁酸调控的缺陷uio-66材料及其制备方法。

背景技术：

1、金属有机框架(mofs)是一种多孔结晶材料，由于其可设计的孔隙率、表面化学性质而受到广泛关注。目前，人们已经认识到通过改变金属和/或连接体，可以获得广泛的mof拓扑结构、反应活性，这使其在吸附、催化、分离、气体储存等领域具有较大潜力。另外，人为地引入一定程度的结构缺陷，会进一步对mof材料的物理和化学性质产生积极影响。但缺陷作为一把双刃剑，通常也会导致材料稳定性降低。因此，引入缺陷，必须考虑框架结构对的缺陷的耐受性。uio-66因zr-o键使结构具有卓越的稳定性，但这也意味着，uio-66通常结晶度较低，在实际应用中效果相对欠佳。因此，通过缺陷工程，释放uio-66更大的潜力，对实际应用至关重要。

2、在理想的uio-66晶体中，每个zr金属中心由12个有机连接体配位。由于其金属-配体的高连接性，uio-66对缺失连接体缺陷的容忍度更高，一定的缺陷并不会明显破坏原有的框架拓扑结构。引入单羧酸作为调节剂，是调控缺陷最常用的方法之一。常见的单羧酸有苯甲酸，甲酸，乙酸等。另外，材料制备的温度，时间，是否有水参与，都会对材料结构产生不小影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种丁酸调控的缺陷uio-66材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种丁酸调控的缺陷uio-66材料，包括：

4、氯化锆、对苯二甲酸(bdc)、36％盐酸、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、丁酸(ba)；

5、所述氯化锆、对苯二甲酸和丁酸的摩尔比为1:2:10-40。

6、一种丁酸调控的缺陷u io-66材料制备方法，包括：

7、s1、将3mmo l氯化锆、6mmo l对苯二甲酸、0.5ml 36％盐酸和一定数量的丁酸，在20ml n，n-二甲基酰胺中混合；

8、s2、混合物经超声处理至完全溶解，将混合液倒入100ml反应釜中，放入烘箱加热，得到u io-66-ba沉淀物；

9、s3、待反应结束冷却至室温后，通过离心分离收集沉淀物；

10、s4、用60ml新鲜的dmf和甲醇进行“2+2”次洗涤/活化；

11、s5、通过离心分离洗涤产物，在烘箱中干燥，以去除材料孔隙中额外的溶剂分子。

12、优选的，所述s2中烘箱的温度为120℃，加热的时间为20小时。

13、优选的，所述s3中离心机设置转速4000r,时间10min。

14、优选的，所述s4中每次洗涤/活化时间为6-12小时。

15、优选的，所述s5中烘箱的温度为70-110℃，干燥时间为12小时。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、在制备的过程中，丁酸的共轭碱与对苯二甲酸竞争配位，在生成的缺陷晶体框架中，对苯二甲酸将被部分去质子化的丁酸取代，而开放金属位点上的正电荷将被末端基团(如-oh基团)平衡。另外由于丁酸自身pka值与对苯二甲酸的其中一个pka值接近，对框架特性产生重大影响。

技术特征：

1.一种丁酸调控的缺陷uio-66材料，其特征在于，包括：

2.一种丁酸调控的缺陷uio-66材料制备方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的一种丁酸调控的缺陷uio-66材料制备方法，其特征在于：所述s2中烘箱的温度为70℃，加热的时间为20小时。

4.根据权利要求2所述的一种丁酸调控的缺陷uio-66材料制备方法，其特征在于：所述s3中离心机设置转速4000r,时间10min。

5.根据权利要求2所述的一种丁酸调控的缺陷uio-66材料制备方法，其特征在于：所述s4中每次洗涤/活化时间为6-12小时。

6.根据权利要求2所述的一种丁酸调控的缺陷uio-66材料制备方法，其特征在于：所述s5中烘箱的温度为70-110℃，干燥时间为12小时。

技术总结
本发明涉及U iO‑66制备技术领域，具体公开了一种丁酸调控的缺陷U i O‑66材料，包括：氯化锆、对苯二甲酸、36％盐酸、N,N‑二甲基甲酰胺、丁酸，所述氯化锆、对苯二甲酸和丁酸的摩尔比为1:2:10‑40；本发明在制备的过程中，丁酸的共轭碱与对苯二甲酸竞争配位，在生成的缺陷晶体框架中，对苯二甲酸将被部分去质子化的丁酸取代，而开放金属位点上的正电荷将被末端基团(如‑OH基团)平衡。另外丁酸的pKa＝4.81,与对苯二甲酸(pKa<subgt;1</subgt;＝3.54pKa<subgt;2</subgt;＝4.46)其中一个pKa值接近，对框架特性产生重大影响。

技术研发人员：姚文轩,曾鸿鹄,梁延鹏,张华,李海翔,陈文文,杨鹏飞
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15