一种合成金属有机框架材料Co-MOF-74的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种有机框架物材料的合成方法。
【背景技术】
[0002] 随着近年来工业的大幅度发展，二氧化碳气体的排放量也随之增加，二氧化碳气 体是导致"温室效应"的主要气体，由其所导致的全球气候变暖问题已经引起了人们的广泛 关注。
[0003] 金属有机框架材料（Metal-OrganicFrameworks，简称MOFs)是一种由金属离子 与有机配体通过配位相连形成的新型多孔网状结构材料。它是利用有机配体与金属离子或 金属团簇通过配位键或分子间相互作用力自组装而成的具有一维、二维或三维的无限网络 结构的晶体材料。因其具有很大的比表面积、可调的孔径大小以及可根据目标要求作化学 修饰、结构丰富等优点，MOFs在C02吸附分离方面表现出很大的应用潜力。
[0004] 与其他金属有机框架材料相比，虽然M0F-74材料比表面积比较小，但以其出色的 热稳定性、高孔隙率以及其低压下高的气体吸附能力等优点，使得其在低压气体吸附及存 储方面表现的尤为出色。Co-MOF-74材料虽其比表面积（约900m2/g)小于Co-MOF-74 (约 1100m2/g)，但是Co-MOF-74比之Co-MOF-74具有较好的气体吸脱附再生性能，使其成为研 究金属有机框架材料气体吸附的重要材料之一。
[0005] 本发明制得的Co-MOF-74材料热稳定性好，其耐热温度能达到250°C，优于其他 金属有机框架材料。热稳定性的好坏决定了材料的应用领域的宽窄，良好的热稳定性使得 Co-MOF-74具备完成工厂中高温条件下吸附C02工作的能力，具有开发应用的潜质。
[0006] 同时，Co-MOF-74不仅具有较高的孔隙率及比表面积使得其具有优于其他多孔材 料的优秀的气体吸附及存储能力，Co-MOF-74中存在的大量的金属位点也使得气体分离的 效率明显优于传统多孔材料。尤其是在低压下，相比于其他材料，Co-MOF-74材料具有更为 优秀的吸附性能，使得其能在普通大气条件下进行应用。这些特性使Co-MOF-74材料成为 减轻温室效应最理想的目标材料之一，因此，开发具有较高吸附和存储量的Co-MOF-74材 料具有重要的科学意义和广阔的应用前景。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种用于吸收及存储二氧化碳气体的金属有机框架材料 Co-MOF-74的制备方法。
[0008] 本发明的一种合成金属有机框架材料Co-MOF-74的方法，它是通过以下步骤进行 的：
[0009] -、分别取DMF、甲醇与去离子水混合后，制得混合溶液A，其中DMF、甲醇和水的体 积比为1: (0.25~4): (0~4);
[0010] 二、分别称取六水合硝酸钴和2, 5-二羟基对苯二甲酸，并置于步骤一所得混合溶 液A中，在超声频率为30~100kHz的条件下，超声处理10~60分钟，得到混合溶液B;其 中，六水合硝酸钴和2, 5-二羟基对苯二甲酸的摩尔比为（0. 25~5) :1 ;
[0011] 三、将步骤二中所得混合溶液B转移到聚四氟乙烯衬里的不锈钢水热釜中，然后 放入恒温干燥箱中，在90~150°C条件下水热8~40小时，待反应釜冷却至室温，取出反应 釜；
[0012] 四、每隔12小时用甲醇置换水热爸中反应溶液，置换2~6次；
[0013] 五、将步骤四置换完后的样品在100~250°C条件下真空干燥2~12小时，冷却至 室温后，制得Co-MOF-74材料。
[0014] 本发明包含以下有益效果：
[0015] 本发明采用溶剂热合成法成功的制备了得到了纯相的棒状Co-MOF-74晶体材料， 并且对其工艺条件进行了优化，得到了制备晶粒尺寸大且晶粒尺寸均匀地Co-MOF-74晶体 的方法。并且本发明发现Co-MOF-74材料只需100摄氏度下真空干燥6小时即可制出结晶 性良好、溶剂排除完全、热稳定性良好的Co-MOF-74晶体，大幅简化了合成工艺的同时也能 缩减实验成本。
【附图说明】
[0016] 图1为实施例1制得的Co-MOF-74材料与模拟XRD相图比较；
[0017] 图2为实施例1制得的Co-MOF-74的SEM形貌图；
[0018] 图3为实施例1制得的Co-MOF-74晶体的DSC-TGA曲线图；
[0019] 图4为实施例1制得的Co-MOF-74的2000倍的扫描电镜（SEM)图；
[0020] 图5为实施例1制得的Co-MOF-74的氮气等温吸附-脱附曲线图；其中，一_- 为吸附曲线；一_#_:为脱附曲线。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0021] 一：本实施方式的一种合成金属有机框架材料Co-MOF-74的方法， 它是通过以下步骤进行的：
[0022] -、分别取DMF、甲醇与去离子水混合后，制得混合溶液A，其中DMF、甲醇和水的体 积比为1: (0.25~4): (0~4);
[0023] 二、分别称取六水合硝酸钴和2, 5-二羟基对苯二甲酸，并置于步骤一所得混合溶 液A中，在超声频率为30~100kHz的条件下，超声处理10~60分钟，得到混合溶液B;其 中，六水合硝酸钴和2, 5-二羟基对苯二甲酸的摩尔比为（0. 25~5) :1 ;
[0024] 三、将步骤二中所得混合溶液B转移到聚四氟乙烯衬里的不锈钢水热釜中，然后 放入恒温干燥箱中，在90~150°C条件下水热8~40小时，待反应釜冷却至室温，取出反应 釜；
[0025] 四、每隔12小时用甲醇置换水热爸中反应溶液，置换2~6次；
[0026] 五、将步骤四置换完后的样品在100~250°C条件下真空干燥2~12小时，冷却至 室温后，制得Co-MOF-74材料。
[0027]【具体实施方式】二：本实施方式与【具体实施方式】一不同的是：步骤二中超声处理过 程中的溶液温度不超过30°C。其它与【具体实施方式】一相同。
【具体实施方式】 [0028] 三：本实施方式与一不同的是：六水合硝酸钴和 2, 5-二羟基对苯二甲酸的摩尔比为3. 3 :1。其它与一相同。
【具体实施方式】 [0029] 四：本实施方式与一不同的是：反应釜冷却至室温的 时间为6~8h。其它与一相同。
【具体实施方式】 [0030] 五：本实施方式与一不同的是：所述的用甲醇置换水 热釜中反应溶液是在水热釜内完成的。其它与一相同。
【具体实施方式】 [0031] 六：本实施方式与一不同的是：步骤五中冷却至室温 后，取出水热釜，刮出水热釜内的样品，即得Co-MOF-74材料。其它与一相同。
【具体实施方式】 [0032] 七：本实施方式与一不同的是：DMF、甲醇和水的体积 比为1 :1 :1。其它与一相同。
【具体实施方式】 [0033] 八：本实施方式与一不同的是：超声频率为40~ 80kHz。其它与一相同。
【具体实施方式】 [0034] 九：本实施方式与一不同的是：超声频率为50~ 70kHz。其它与一相同。
【具体实施方式】 [0035] 十：本实施方式与一不同的是：超声频率为60kHz。其 它与一相同。
[0036]
【具体实施方式】^ :本实施方式与【具体实施方式】一不同的是：超声处理时间为30 分钟。其它与【具体实施方式】一相同。
【具体实施方式】 [0037] 十二：本实施方式与一不同的是：六水合硝酸钴和 2, 5-二羟基对苯二甲酸的摩尔比为1~4 :1。其它与一相同。
【具体实施方式】 [0038] 十三：本实施方式与一不同的是：六水合硝酸钴和 2, 5-二羟基对苯二甲酸的摩尔比为2~4 :1。其它与一相同。
【具体实施方式】 [0039] 十四：本实施方