一种丙氨酸修饰的镍基MOF的制备方法

本发明属于微纳米材料的制备，具体涉及一系列氨基酸辅助水杨酸制备的蒲公英状镍基mof材料的制备方法。

背景技术：

1、金属-有机框架材料(mof)是近二十年来发展迅速的一种新型配位聚合物，是由有机配体和金属离子/簇自组装形成的一类具有周期性网络结构的晶态骨架材料。mof通常是多孔的，比表面积大，且功能可调。mof特殊的框架结构及其可设计的孔结构，使其在催化、电池、能源储存等领域中有着巨大的应用潜力。然而，mof固有的导电性差、稳定性差等缺点阻碍了其发展，需要进一步的研究和完善。mof的化学和物理性质可以通过改变它们组成的有机配体和金属离子，以及通过改变合成条件(如温度、溶剂以及各种模板和调节剂的特性和浓度)来调节。

2、配体设计是一种从源头改善mof电化学性能的有效方法。mof中配体设计可以保持整体结构的完整性，新的官能团可以作为各种目标分子的吸附位点，主要是在不改变母体框架结构的情况下实现的。mof中的配体可以与另一个配体交换以构建一个全新的结构，或产生具有不同维度的结构。此外，mof的水/热稳定性受金属氧化物团簇与连接体之间的键合强度的影响。

3、氨基酸因其丰富的结构和功能，成为晶态多孔聚合物材料功能化的理想选择。氨基酸结构除氨基和羧基外还包括丰富的侧链基团，如羰基、巯基、吡啶基等，这些结构特点使得氨基酸与金属离子配位或与其他官能团成键的方式更为多样化。氨基酸可以抑制水分子对mof开放金属位点的攻击，防止金属和连接体配位键的减弱，并有效控制了mof的尺寸最终提高了mof的水热稳定性。

技术实现思路

1、基于以上现有技术及市场的需要，本发明提供一种丙氨酸修饰的镍基mof的制备方法。

2、一种丙氨酸修饰的镍基mof的制备方法，包括以下步骤：

3、1)将可溶性金属盐溶于n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、乙醇和水混合溶液中，超声10分钟形成溶液a；

4、2)将有机配体溶于溶液a中，超声10分钟形成溶液b；

5、3)将有机酸调节剂溶于溶液b中，超声10分钟形成溶液c；

6、4)将氨基酸配体加入溶液c中(热水即溶解)，形成悬浮液d；

7、5)将裁切好的碳布进行亲水处理，包括丙酮、乙醇、水交叉超声处理后，过夜真空干燥后用紫外臭氧机进一步增强亲水性，获得亲水碳布；

8、6)将悬浮液d转移至玻璃小瓶中，将处理后的碳布垂直放入小瓶中，将玻璃小瓶置入反应釜中，在150℃的恒温条件下进行溶剂热反应8h；

9、7)溶剂热反应结束后，将碳布取出用水和甲醇多次清洗，多余的粉末产物用甲醇和水多次清洗，将样品在真空干燥箱中过夜100℃干燥即得在碳布上原位生长的mof材料。

10、上述钴盐为co(no3)2·6h2o、所用镍盐为ni(no3)2·6h2o，在实际实验中，由于硝酸盐更易得到所需的产物，因此优先采用这种盐。

11、本发明的有机配体为2,5-二羟基对苯二甲酸和丙氨酸。2,5-二羟基对苯二甲酸为常见有机配体，而丙氨酸是天然氨基酸，绿色环保，且可以在mof合成中避免水分子的攻击以提高稳定性，因此优先采用。

12、本发明利用无毒的原料合成一系列的高稳定性的镍基mof材料，设计合理，条件温和，操作简便，成本低廉，重复性高。

13、本发明通过采用调控传统配体与氨基酸配体的合成条件，并将其运用于调控不同镍盐与钴盐比例的双金属镍基mof的合成，最终制备高稳定性的一系列蒲公英状的镍基mof。

技术特征：

1.一种丙氨酸修饰的镍基mof的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述可溶性金属盐为ni(no3)2·6h2o和co(no3)2·6h2o。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述n,n-二甲基甲酰胺、乙醇和水的体积比为1：1：1。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述有机配体为2,5-二羟基对苯二甲酸。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述有机酸调节剂为水杨酸。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述氨基酸配体为dl-丙氨酸。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述碳布为相对亲水的台湾碳能碳布w0s1011。

技术总结
一种丙氨酸修饰的镍基MOF的制备方法，将可溶性金属盐溶于N,N‑二甲基甲酰胺、乙醇和水混合溶液中超声形成溶液A；将有机配体溶于溶液A中超声形成溶液B；将有机酸调节剂溶于溶液B中，超声形成溶液C；将氨基酸配体加入溶液C中，形成悬浮液D；将裁切好的碳布进行亲水处理，获得亲水碳布；将悬浮液D转移至放入碳布的小瓶中，置入反应釜中进行溶剂热反应；溶剂热反应结束后，将碳布取出用水和甲醇多次清洗，在真空干燥箱中过夜100度干燥即得在碳布上原位生长的MOF材料。通过采用调控传统配体与氨基酸配体的合成条件，并将其运用于调控不同镍盐与钴盐比例的双金属镍基MOF的合成，最终制备高稳定性的一系列蒲公英状的镍基MOF。

技术研发人员：黄中杰,庞欢,陈婷婷
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15