一种具有磁性核金属有机骨架材料、制备及应用的制作方法
【专利摘要】一种具有磁性核金属有机骨架材料、制备及应用，属于磁性金属有机骨架材料【技术领域】。采用FeCl3·6H2O制成超顺磁性Fe3O4核，以十六烷基三甲基溴化铵作为模板剂，以硅酸钠作为SiO2壳层的硅源，采用超声波的方法，在磁性Fe3O4核表面形成介孔SiO2壳层，干燥后在N2保护下焙烧脱除模板剂，制备出磁性SiO2@Fe3O4纳米球；以磁性SiO2@Fe3O4纳米球为核，采用超声波的方法，将Zn金属离子和有机羧酸配体在磁性SiO2@Fe3O4核表面进行原位自组装网状结构IRMOFs。本发明的新型磁性MOFs材料，可作为液相催化反应的催化剂，在吸附、分离、生物医药等方面也具有应用价值。
【专利说明】—种具有磁性核金属有机骨架材料、制备及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有磁性核金属有机骨架材料、其快速制备方法及应用，属于磁性金属有机骨架材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002]金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)材料是由金属离子与有机配体通过自组装过程生成的一类具有多维网状结构的多孔晶体材料，具有纳米级的骨架型规整的孔道结构、大的比表面积和孔隙率等特点，在催化、吸附、分离等方面有广泛的应用(李庆远，季生福，郝志谋.金属-有机骨架材料及其在催化反应中的应用.化学进展，2012，24(8): 1506-1518)。如Phan等以M0F-5作为催化剂，在甲苯与苄基溴的Friedel-Crafts烧基化反应中表现出了优异的催化性能(Nam T.S.Phan, Ky K.A.Le, TuanD.Phan.M0F_5as an efficient heterogeneous catalyst for Friedel-Craftsalkylation reactions.Applied Catalysis A:General，2010，382:246-253)。但 MOFs 作为液相反应的催化剂时，反应后催化剂与产物的分离比较麻烦，这给催化剂的重复使用带来了一定的困难。
[0003]以超顺磁性Fe3O4为核制备的磁性催化剂，在液相催化反应完成后，可以采用外磁场很容易地对催化剂进行分离和回收。我们以超顺磁性Fe3O4为核制备的Cu/Fe304@SiO2磁性催化剂，在低浓度甲醛催化转化制氢的反应过程中，催化剂采用外磁场进行回收、重复循环使用8次仍然具有很好的性能(Junhong Ji, Penghui Zeng, Shengfu Ji, WeiYang, Hongfei Liu, Yingyi L1.Catalytic activity of core - shell structured Cu/Fe304iSi02microsphere catalysts.Catalysis Today, 2010, 158:305-309);制备的 TiO2/SiO2OFe3O4磁性光催化剂，可以有效降解废水中的有机染料污染物(Hongfei Liu, ZhigangJia, Shengfu Ji, Yuanyuan Zheng, Ming Li, Hao Yang.Synthesis of Ti02/Si02iFe304magnetic microspheres and their properties of photocatalytic degradationdyestuff.Catalysis Today, 2011, 175:293-298)，在对有机染料罗丹明B的光催化降解中，催化剂用外磁场回收、重复循环使用8次仍然具有很好的降解性能。
[0004]如果将MOFs材料合成在超顺磁性Fe3O4核的表面，制备出磁性MOFs催化剂，就可以利用外磁场分离、回收、重复循环使用MOFs催化剂，从而大大提高MOFs催化剂的利用效率。基于这个思路，本发明首先制备了具有超顺磁性的Fe3O4核，然后在Fe3O4核表面裹覆SiO2壳层，制备出磁性SiO2OFe3O4纳米球，最后在磁性SiO2OFe3O4纳米球表面原位合成出MOFs,制备出一些新型的具有磁性核的MOFs材料。
[0005]本发明的方法制备的新型磁性MOFs材料，不仅可以作为液相催化反应的催化剂，而且在吸附、分离、生物医药等方面也具有重要的应用价值。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种具有超顺磁性Fe3O4核的MOFs材料及快速制备方法。采用FeCl3.6Η20制成超顺磁性Fe3O4核，以十六烷基三甲基溴化铵作为模板剂，以廉价的硅酸钠作为磁性Fe3O4核表面裹覆SiO2壳层的娃源,米用超声波的方法,在磁性Fe3O4核表面快速形成一层介孔SiO2壳层，干燥后在N2保护下焙烧脱除模板剂，从而制备出一种具有介孔SiO2壳层和大比表面积的磁性SiO2OFe3O4纳米球。然后以磁性SiO2OFe3O4纳米球为核，米用超声波的方法，将Zn金属离子和有机羧酸配体在磁性SiO2OFe3O4核表面进行原位自组装，进而合成出磁性SiO2OFe3O4核表面具有网状IRMOFs (Isoreticular Metal-OrganicFrameworks, IRMOFs)结构的 IRMOFsOSiO2OFe3O4 磁性核 MOFs 材料。
[0007]本发明的一种具有磁性核金属有机骨架材料，其特征在于，具有磁性核金属有机骨架材料为磁性Fe3O4核表面裹覆介孔SiO2壳层，在介孔SiO2壳层外原位自组装有网状IRMOFs,即在磁性SiO2OFe3O4核表面具有网状IRMOFs结构的IRMOFsOSiO2IgFe3O4磁性核MOFs材料。优选IRMOFs在磁性IRMOFsOSiO2OFe3O4材料中的质量百分比为20%?50%。
[0008]本发明上述具有网状IRMOFs结构IRMOFsOSiO2OFe3O4磁性核MOFs材料采用包括如下方法制备:
[0009](I)磁性Fe3O4颗粒制备JfFeCl3.6Η20溶解于水中，制成FeCl3质量含量为10%?30%的溶液。将乙酸钠溶解于乙二醇中，制成乙酸钠质量含量为5%?20%的乙二醇溶液，于30°C、有N2保护、搅拌条件下，将FeCl3溶液滴加到乙酸钠的乙二醇溶液中(其中FeCl3和乙酸钠的质量比为3:1)，滴加完毕后，将混合溶液放入高压釜中，在180°C晶化8小时，然后自然冷却，用去离子水和乙醇分别洗涤三次，60°C下真空干燥8小时，即为制得的磁性Fe3O4颗粒。
[0010](2)磁性SiO2OFe3O4纳米球制备:称取制得的一定量磁性Fe3O4颗粒，加入质量浓度为95%的乙醇中，制成Fe3O4质量浓度为10%?20%的溶液，在40°C搅拌条件下，同时滴加质量浓度为5%?20%的硅酸钠溶液和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)乙醇溶液(优选质量浓度为0.2%)，滴加的量为Fe3O4与硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:(0.1?
0.3): (0.001?0.005)，使得硅酸钠能均匀分散在Fe3O4颗粒表面，充分搅拌后，再滴加氨水溶液至PH值为10，继续搅拌3小时，然后在50W?200W超声功率下，超声IOmin?40min，完成Fe3O4颗粒表面裹覆介孔SiO2壳层的过程，然后自然冷却，分别用去离子水和乙醇洗涤到中性，60°C下真空干燥8小时，最后在N2保护下，于450°C焙烧6小时脱除模板剂，即为制得的具有介孔SiO2壳层的磁性SiO2OFe3O4纳米球。
[0011](3)具有网状IRMOFs结构磁性核MOFs材料制备:称取一定量的磁性SiO2OFe3O4纳米球分散于N，N 二甲基甲酰胺(DMF)中，制成SiO2OFe3O4质量浓度为10%?30%的分散液；称取一定量的硝酸锌或醋酸锌溶于DMF中，制成硝酸锌或醋酸锌质量浓度为10%?15%的溶液；称取一定量的对苯二甲酸溶于DMF中，制成对苯二甲酸质量浓度为5%?10%的溶液；称取一定量的三乙胺溶于DMF中，制成三乙胺质量浓度为4%?10%的溶液；搅拌下，依次将硝酸锌或醋酸锌溶液、对苯二甲酸溶液、三乙胺溶液滴加到磁性SiO2OFe3O4分散液中，其中SiO2OFe3O4:硝酸锌或醋酸锌与对苯二甲酸之和:三乙胺的质量比为1:(0.2?
1.3): (0.05?0.5)，其中硝酸锌或醋酸锌与对苯二甲酸中锌与对苯二甲酸摩尔比为4:3，充分搅拌，使得硝酸锌或醋酸锌、对苯二甲酸、三乙胺能均匀分散在SiO2OFe3O4表面，然后在IOOff?200W超声功率下，超声30min?50min，完成SiO2OFe3O4核表面网状IRMOFs的原位自组装过程，然后用DMF洗涤，80°C下真空干燥12小时，即为制得的具有网状IRMOFs结构的IRMOFsOSiO2OFe3O4磁性核MOFs材料。这里的网状IRMOFs标记为M0F-5，磁性核MOFs材料标记为磁性M0F-5@SiO2OFe3O4材料。
[0012]本发明采用制备的磁性M0F_5@Si O2OFe3O4材料作为甲苯和苄基氯液相烷基化催化反应的催化剂，评价了磁性M0F-5@SiO2OFe3O4的催化性能和反应后催化剂的外磁场分离、回收、重复循环使用性能，发现磁性M0F-5@Si02@Fe304催化剂具有很好的催化性能和重复循环使用性能。
[0013]本发明制备的具有网状IRMOFs结构的磁性核M0F_5@SiO2OFe3O4材料有如下显著优点:
[0014](I)在磁性核SiO2OFe3O4表面原位自组装合成网状IRMOFs结构M0F-5的过程中，由于采用了超声波技术，使得M0F-5的形成非常快，从而大大缩短了制备磁性核M0F-5@Si02@Fe3O4材料的时间，同时也节约了能耗。
[0015](2)制备的磁性核M0F-5@Si02@Fe304材料作为催化剂，在液相催化反应中与反应产物可以很容易地用外加磁场进行分离，这可以提高液相催化反应的催化剂重复使用效率，减少液相催化反应的分离成本。
[0016](3)由于制备的磁性核M0F_5@SiO2OFe3O4材料具有M0F-5的孔道结构和大的比表面积，还可以在磁性吸附、贵金属回收、靶向给药载体、生物蛋白分离等方面有很好的应用前景。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明并不局限于此。
[0018]实施例1
[0019](I)称取13.4g FeCl3.6H20溶解于86.6g去离子水中制成溶液，称取4.1g乙酸钠溶解于45.9g乙二醇中制成溶液，在30°C的水浴温度、搅拌条件下同时滴加到有N2保护的反应器中，滴加完毕后，将混合溶液放入高压釜中，在180°C晶化8小时，然后自然冷却，用去离子水和乙醇分别洗涤三次，60°C下真空干燥8小时，即为制得的磁性Fe3O4颗粒。
[0020](2)称取制得的磁性Fe3O4颗粒5.8g，加入44.2g乙醇中，在30°C的水浴温度、搅拌条件下，同时滴加质量浓度为5%的硅酸钠溶液20g和质量浓度为0.2%的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)乙醇溶液5g，滴加完毕后，充分搅拌下滴加氨水溶液至pH值为10，继续搅拌3小时，然后在50W超声功率下，超声40min，完成Fe3O4颗粒表面裹覆介孔SiO2壳层的过程。然后自然冷却，分别用去离子水和乙醇洗涤到中性，60°C下真空干燥8小时，最后在N2保护下，于450°C焙烧6小时脱除模板剂，即为制得的具有介孔SiO2壳层的磁性SiO2OFe3O4纳米球。
[0021](3)称取制得的磁性SiO2OFe3O4纳米球30.0g，加入N, N 二甲基甲酰胺(DMF)70.0g中，制成SiO2OFe3O4质量浓度为30.0%的分散液；称取硝酸锌5.94g (0.02mol)溶于44.06gDMF中，制成硝酸锌质量浓度为11.9%的溶液；称取对苯二甲酸2.5g(0.015mol)溶于47.5gDMF中，制成对苯二甲酸质量浓度为5.0%的溶液；称取三乙胺2.1g溶于47.9g DMF中，制成三乙胺质量浓度为4.2%的溶液。
[0022]搅拌下，依次将硝酸锌溶液、对苯二甲酸溶液、三乙胺溶液滴加到磁性SiO2OFe3O4分散液中，其中SiO2OFe3O4、硝酸锌与对苯二甲酸之和、三乙胺的质量比为1:0.28:0.07，充分搅拌使得硝酸锌、对苯二甲酸、三乙胺能均匀分散在SiO2OFe3O4表面，在IOOW超声功率下，超声50min，完成SiO2OFe3O4核表面M0F-5的原位自组装过程，用DMF洗涤，80°C下真空干燥12小时，即为制得的具有网状IRMOFs结构的磁性核MOFs材料，其中M0F-5的含量为
11.27%，标记为 IlM0F-5@SiO2OFe3O4 磁性核 MOFs 材料。
[0023]磁性IlM0F_5@SiO2OFe3O4催化剂在液相烷基化反应中，对甲苯的转化率为94.8%，产物的收率为93.5%。催化剂重复循环使用5次，对甲苯的转化率没有明显下降，催化剂基本没有损失。
[0024]实施例2
[0025](I)称取20.3g FeCl3*6H20溶解于79.7g去离子水中制成溶液，称取6.2g乙酸钠溶解于43.Sg乙二醇中制成溶液，在30°C的水浴温度、搅拌条件下同时滴加到有N2保护的反应器中，滴加完毕后，将混合溶液放入高压釜中，在180°C晶化8小时，然后自然冷却，用去离子水和乙醇分别洗涤三次，60°C下真空干燥8小时，即为制得的磁性Fe3O4颗粒。
[0026](2)称取制得的磁性Fe3O4颗粒6.9g，加入43.1g乙醇中，在30°C的水浴温度、搅拌条件下，同时滴加质量浓度为10%的硅酸钠溶液20g和质量浓度为0.2%的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)乙醇溶液10g，滴加完毕后，充分搅拌下滴加氨水溶液至pH值为10，继续搅拌3小时，然后在150W超声功率下，超声30min，完成Fe3O4颗粒表面裹覆介孔SiO2壳层的过程。然后自然冷却，分别用去离子水和乙醇洗涤到中性，60°C下真空干燥8小时，最后在N2保护下，于450°C焙烧6小时脱除模板剂，即为制得的具有介孔SiO2壳层的磁性SiO2OFe3O4纳米球。
[0027](3)称取制得的磁性SiO2OFe3O4纳米球15.0g，加入N, N 二甲基甲酰胺(DMF)85.0g中，制成SiO2OFe3O4质量浓度为15.0%的分散液；称取硝酸锌5.94g (0.02mol)溶于44.06gDMF中，制成硝酸锌质量浓度为11.9%的溶液；称取对苯二甲酸2.50g(0.015mol)溶于47.5gDMF中，制成对苯二甲酸质量浓度为5.0%的溶液；称取三乙胺3.0g溶于47.0g DMF中，制成三乙胺质量浓度为4.2%的溶液。
[0028]搅拌下，依次将硝酸锌溶液、对苯二甲酸溶液、三乙胺溶液滴加到磁性SiO2OFe3O4分散液中，其中SiO2OFe3O4、硝酸锌与对苯二甲酸之和、三乙胺的质量比为1:0.56:0.20，充分搅拌使得硝酸锌、对苯二甲酸、三乙胺能均匀分散在SiO2OFe3O4表面，然后在150W超声功率下，超声30min，完成SiO2OFe3O4核表面M0F-5的原位自组装过程，用DMF洗涤，80°C下真空干燥12小时，即为制得的具有网状IRMOFs结构的磁性核MOFs材料，其中M0F-5的含量约为20.25%，标记为20M0F-5@SiO2OFe3O4磁性核MOFs材料。
[0029]磁性20M0F_5@SiO2OFe3O4催化剂在液相烷基化反应中，对甲苯的转化率为96.6%，产物的收率为95.8%。催化剂重复循环使用5次，对甲苯的转化率没有明显下降，催化剂基本没有损失。
[0030]实施例3
[0031](I)称取27.0g FeCl3.6Η20溶解于73.0g去离子水中制成溶液，称取8.2g乙酸钠溶解于41.Sg乙二醇中制成溶液，在30°C的水浴温度、搅拌条件下同时滴加到有N2保护的反应器中，滴加完毕后，将混合溶液放入高压釜中，在180°C晶化8小时，然后自然冷却，用去离子水和乙醇分别洗涤三次，60°C下真空干燥8小时，即为制得的磁性Fe3O4颗粒。
[0032](2)称取制得的磁性Fe3O4颗粒9.3g，加入40.7g乙醇中，在30°C的水浴温度、搅拌条件下，同时滴加质量浓度为15%的硅酸钠溶液15g和质量浓度为0.2%的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)乙醇溶液15g，滴加完毕后，充分搅拌下滴加氨水溶液至pH值为10，继续搅拌3小时，然后在50W超声功率下，超声40min，完成Fe3O4颗粒表面裹覆介孔SiO2壳层的过程。然后自然冷却，分别用去离子水和乙醇洗涤到中性，60°C下真空干燥8小时，最后在N2保护下，于450°C焙烧6小时脱除模板剂，即为制得的具有介孔SiO2壳层的磁性SiO2OFe3O4纳米球。
[0033](3)称取制得的磁性SiO2OFe3O4纳米球10.0g，加入N, N 二甲基甲酰胺(DMF)90.0g中，制成SiO2OFe3O4质量浓度为10.0%的分散液；称取硝酸锌5.94g (0.02mol)溶于44.06gDMF中，制成硝酸锌质量浓度为11.9%的溶液；称取对苯二甲酸2.50g (0.015mol)溶于47.51g DMF中，制成对苯二甲酸质量浓度为5.0%的溶液；称取三乙胺4.0g溶于46.0g DMF中，制成三乙胺质量浓度为8.0%的溶液。
[0034]搅拌下，依次将硝酸锌溶液、对苯二甲酸溶液、三乙胺溶液滴加到磁性SiO2OFe3O4分散液中，其中SiO2OFe3O4、硝酸锌与对苯二甲酸之和、三乙胺的质量比为1:0.84:0.40，充分搅拌使得硝酸锌、对苯二甲酸、三乙胺能均匀分散在SiO2OFe3O4表面，然后在150W超声功率下，超声40min，完成SiO2OFe3O4核表面M0F-5的原位自组装过程，用DMF洗涤，80°C下真空干燥12小时，即为制得的具有网状IRMOFs结构的磁性核MOFs材料，其中M0F-5的含量为 27.59%，标记为 27M0F-5@Si02@Fe304 磁性核 MOFs 材料。
[0035]磁性27M0F-5@Si02@Fe304催化剂在液相烷基化反应中，对甲苯的转化率为98.2%，产物的收率为97.5%。催化剂重复循环使用5次，对甲苯的转化率没有明显下降，催化剂基本没有损失。
[0036]实施例4
[0037](I)称取20.3g FeCl3*6H20溶解于69.7g去离子水中制成溶液，称取6.2g乙酸钠溶解于43.Sg乙二醇中制成溶液，在30°C的水浴温度、搅拌条件下同时滴加到有N2保护的反应器中，滴加完毕后，将混合溶液放入高压釜中，在180°C晶化8小时，然后自然冷却，用去离子水和乙醇分别洗涤三次，60°C下真空干燥8小时，即为制得的磁性Fe3O4颗粒。
[0038](2)称取制得的磁性Fe3O4颗粒11.6g，加入88.4g乙醇中，在30°C的水浴温度、搅拌条件下，同时滴加质量浓度为20%的硅酸钠溶液15g和质量浓度为0.2%的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)乙醇溶液25g，滴加完毕后，充分搅拌下滴加氨水溶液至pH值为10，继续搅拌3小时，然后在150W超声功率下，超声20min，完成Fe3O4颗粒表面裹覆介孔SiO2壳层的过程。然后自然冷却，分别用去离子水和乙醇洗涤到中性，60°C下真空干燥8小时，最后在N2保护下，于450°C焙烧6小时脱除模板剂，即为制得的具有介孔SiO2壳层的磁性SiO2OFe3O4纳米球。
[0039](3)称取制得的磁性SiO2OFe3O4纳米球25.0g，加入N, N 二甲基甲酰胺(DMF)75.0g中，制成SiO2OFe3O4质量浓度为25.0%的分散液；称取醋酸锌7.34g (0.04mol)溶于42.66gDMF中，制成醋酸锌质量浓度为14.68%的溶液；称取对苯二甲酸5.00g(0.03mol)溶于45.0gDMF中，制成对苯二甲酸质量浓度为10.0%的溶液；称取三乙胺4.0g溶于46.0g DMF中，制成三乙胺质量浓度为8.0%的溶液。
[0040]搅拌下，依次将醋酸锌溶液、对苯二甲酸溶液、三乙胺溶液滴加到磁性SiO2OFe3O4分散液中，其中SiO2OFe3O4、醋酸锌与对苯二甲酸之和、三乙胺的质量比为1:0.34:0.16，充分搅拌使得醋酸锌、对苯二甲酸、三乙胺能均匀分散在SiO2OFe3O4表面，然后在100W超声功率下，超声40min，完成SiO2OFe3O4核表面M0F-5的原位自组装过程，用DMF洗涤，80°C下真空干燥12小时，即为制得的具有网状IRMOFs结构的磁性核MOFs材料，其中M0F-5的含量为 23.36%，标记为 23M0F-5@Si02@Fe304 磁性核 MOFs 材料。
[0041]磁性23M0F-5@Si02@Fe304催化剂在液相烷基化反应中，对甲苯的转化率为97.3%，产物的收率为96.8%。催化剂重复循环使用5次，对甲苯的转化率没有明显下降，催化剂基本没有损失。
[0042]实施例5
[0043](I)称取27.0g FeCl3.6Η20溶解于73.0g去离子水中制成溶液，称取8.2g乙酸钠溶解于41.Sg乙二醇中制成溶液，在30°C的水浴温度、搅拌条件下同时滴加到有N2保护的反应器中，滴加完毕后，将混合溶液放入高压釜中，在180°C晶化8小时，然后自然冷却，用去离子水和乙醇分别洗涤三次，60°C下真空干燥8小时，即为制得的磁性Fe3O4颗粒。
[0044](2)称取制得的磁性Fe3O4颗粒13.8g，加入86.2g乙醇中，在30°C的水浴温度、搅拌条件下，同时滴加质量浓度为20%的硅酸钠溶液20g和质量浓度为0.2%的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)乙醇溶液30g，滴加完毕后，充分搅拌下滴加氨水溶液至pH值为10，继续搅拌3小时，然后在100W超声功率下，超声30min，完成Fe3O4颗粒表面裹覆介孔SiO2壳层的过程。然后自然冷却，分别用去离子水和乙醇洗涤到中性，60°C下真空干燥8小时，最后在N2保护下，于450°C焙烧6小时脱除模板剂，即为制得的具有介孔SiO2壳层的磁性SiO2OFe3O4纳米球。
[0045](3)称取制得的磁性SiO2OFe3O4纳米球10.0g，加入N, N 二甲基甲酰胺(DMF)90.0g中，制成SiO2OFe3O4质量浓度为10.0%的分散液；称取醋酸锌7.34g (0.04mol)溶于42.66gDMF中，制成醋酸锌质量浓度为14.68%的溶液；称取对苯二甲酸5.00g(0.03mol)溶于45.0gDMF中，制成对苯二甲酸质量浓度为10.0%的溶液；称取三乙胺5.0g溶于45.0g DMF中，制成三乙胺质量浓度为10.0%的溶液。
[0046]搅拌下，依次将醋酸锌溶液、对苯二甲酸溶液、三乙胺溶液滴加到磁性SiO2OFe3O4分散液中，其中SiO2OFe3O4、醋酸锌与对苯二甲酸之和、三乙胺的质量比为1:1.23:0.5，充分搅拌使得醋酸锌、对苯二甲酸、三乙胺能均匀分散在SiO2OFe3O4表面，然后在200W超声功率下，超声30min，完成SiO2OFe3O4核表面M0F-5的原位自组装过程，用DMF洗涤，80°C下真空干燥12小时，即为制得的具有网状IRMOFs结构的磁性核MOFs材料，其中M0F-5的含量约为43.25%，标记为50M0F-5@SiO2OFe3O4磁性核MOFs材料。
[0047]磁性50M0F_5@SiO2OFe3O4催化剂在液相烷基化反应中，对甲苯的转化率为99.6%，产物的收率为99.3%。催化剂重复循环使用5次，对甲苯的转化率没有明显下降，催化剂基本没有损失。
【权利要求】
1.一种具有磁性核金属有机骨架材料，其特征在于，具有磁性核金属有机骨架材料为磁性Fe3O4核表面裹覆介孔SiO2壳层，在介孔SiO2壳层外原位自组装有网状IRMOFs，即在磁性SiO2OFe3O4核表面具有网状IRMOFs结构的IRMOFsOSiO2OFe3O4磁性核MOFs材料。
2.按照权利要求1的一种具有磁性核金属有机骨架材料，其特征在于，IRMOFs在磁性IRMOFsOSiO2IgFe3O4材料中的质量百分比为20%?50%。
3.制备权利要求1所述的一种具有磁性核金属有机骨架材料的方法，其特征在于，包括如下步骤: Cl)磁性Fe3O4颗粒制备JfFeCl3.6H20溶解于水中，制成FeCl3质量含量为10%?30%的溶液，将乙酸钠溶解于乙二醇中，制成乙酸钠质量含量为5%?20%的乙二醇溶液，于30°C、有N2保护、搅拌条件下，将FeCl3溶液滴加到乙酸钠的乙二醇溶液中，其中FeCl3和乙酸钠的质量比为3:1，滴加完毕后，将混合溶液放入高压釜中，在180°C晶化8小时，然后自然冷却，用去离子水和乙醇分别洗涤三次，60°C下真空干燥8小时，即为制得的磁性Fe3O4颗粒; (2)磁性SiO2OFe3O4纳米球制备:称取制得的一定量磁性Fe3O4颗粒，加入质量浓度为95%的乙醇中，制成Fe3O4质量浓度为10%?20%的溶液，在40°C搅拌条件下，同时滴加质量浓度为5%?20%的硅酸钠溶液和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)乙醇溶液，滴加的量为Fe3O4与硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵的质量比为I:(0.1?0.3): (0.001?0.005)，使得硅酸钠能均匀分散在Fe3O4颗粒表面，充分搅拌后，再滴加氨水溶液至pH值为10，继续搅拌3小时，然后在50W?200W超声功率下，超声IOmin?40min，完成Fe3O4颗粒表面裹覆介孔SiO2壳层的过程，然后自然冷却，分别用去离子水和乙醇洗涤到中性，60°C下真空干燥8小时，最后在N2保护下，于450°C焙烧6小时脱除模板剂，即为制得的具有介孔SiO2壳层的磁性SiO2OFe3O4纳米球； (3)具有网状IRMOFs结构磁性核MOFs材料制备:称取一定量的磁性SiO2OFe3O4纳米球分散于N，N二甲基甲酰胺(DMF)中，制成SiO2OFe3O4质量浓度为10%?30%的分散液；称取一定量的硝酸锌或醋酸锌溶于DMF中，制成硝酸锌或醋酸锌质量浓度为10%?15%的溶液；称取一定量的对苯二甲酸溶于DMF中，制成对苯二甲酸质量浓度为5%?10%的溶液；称取一定量的三乙胺溶于DMF中，制成三乙胺质量浓度为4%?10%的溶液；搅拌下，依次将硝酸锌或醋酸锌溶液、对苯二甲酸溶液、三乙胺溶液滴加到磁性Si02@Fe304分散液中，其中SiO2OFe3O4:硝酸锌或醋酸锌与对苯二甲酸之和:三乙胺的质量比为1:(0.2?1.3):(0.05?0.5)，其中硝酸锌或醋酸锌与对苯二甲酸中锌与对苯二甲酸摩尔比为4:3，充分搅拌，使得硝酸锌或醋酸锌、对苯二甲酸、三乙胺能均匀分散在SiO2OFe3O4表面，然后在100W?200W超声功率下，超声30min?50min，完成SiO2OFe3O4核表面网状IRMOFs的原位自组装过程，然后用DMF洗涤，80°C下真空干燥12小时，即为制得的具有网状IRMOFs结构的IRMOFsOSiO2OFe3O4磁性核MOFs材料。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于，步骤(2)十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)乙醇溶液质量浓度为0.2%。
5.权利要求1-2所述的具有磁性核金属有机骨架材料用于甲苯和苄基氯液相烷基化催化反应的催化剂。
【文档编号】B82Y30/00GK103521269SQ201310537927
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】季生福, 李庆远, 蒋赛, 施达 申请人:北京化工大学