本發(fā)明涉及雙金屬mofs材料合成，特別是一種介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬mofs材料及其高效合成和篩選方法。

背景技術(shù)：

1、雙金屬mofs材料因結(jié)合了兩種不同金屬離子的性質(zhì)，在多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。它們可以作為高效催化劑促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，利用其高孔隙率和大比表面積進(jìn)行氣體儲(chǔ)存與分離，同時(shí)在電化學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)異的性能，還可用于能源轉(zhuǎn)換和環(huán)境修復(fù)項(xiàng)目，從而推動(dòng)了可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的進(jìn)程。同時(shí)介孔結(jié)構(gòu)材料同樣具有巨大的比表面積，且具有其他多孔材料所不具有的優(yōu)異特性，因而介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬mofs材料具有極大的開發(fā)前景。雙金屬mofs的傳統(tǒng)合成方法主要包括溶劑熱法、共沉淀法和后合成修飾法等。這些方法通常需要進(jìn)行長時(shí)間反應(yīng)，因此存在能源消耗大、生產(chǎn)效率低等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬mofs材料及其高效合成和篩選方法，可在室溫下反應(yīng)合成具有更優(yōu)介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬mofs材料，提高材料的產(chǎn)率、穩(wěn)定性以及優(yōu)異性能。

2、技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬mofs材料及其高效合成和篩選方法，以硫酸氧釩和硝酸鐵水合物為兩種金屬中心離子源，以均苯三甲酸為配體材料制備而成；所述雙金屬mofs材料中部分fe3+被v4+取代造成配位缺失，在內(nèi)部形成有介孔。且其制備過程在室溫下進(jìn)行，不僅可以降低能源消耗，簡化生產(chǎn)流程，還能提高材料的產(chǎn)率和純度。所述雙金屬mofs材料的合成和篩選方法，包括以下步驟：

3、步驟ⅰ，將1,3,5-均苯三甲酸溶解于混合溶劑一中制得溶液a，所述混合溶劑一為乙醇和dmf的混合溶劑；

4、步驟ⅱ，將金屬鹽一和金屬鹽二溶解在水中，并加入一定量的氟化銨，形成凝膠b；所述金屬鹽一為fe(no3)3·9h2o，所述金屬鹽二為voso4、cr(no3)3·9h2o、al(no3)3·9h2o三者中的一種，相對應(yīng)的形成凝膠b1、凝膠b2、凝膠b3；

5、步驟ⅲ，將溶液a分別與凝膠b1、凝膠b2、凝膠b3混合，并攪拌一定時(shí)間后分別形成凝膠c1、凝膠c2、凝膠c3；

6、步驟ⅳ，將凝膠c1、凝膠c2、凝膠c3均離心分離，再用乙醇進(jìn)行洗滌，然后在二氯甲烷中浸泡多次；

7、步驟ⅴ，將步驟ⅳ中所得的三種產(chǎn)物先干燥，再活化，分別得到粉末d1、粉末d2、粉末d3；

8、步驟ⅵ，通過對比粉末d1、粉末d2、粉末d3和mil-100(fe)四者的xrd對比圖，用于判斷粉末d1、粉末d2、粉末d3的雙金屬有機(jī)框架結(jié)構(gòu)是否制備成型；

9、步驟ⅶ，將粉末d1、粉末d2、粉末d3進(jìn)行氮?dú)馕叫栽囼?yàn)，通過對比三者的氮?dú)馕降葴鼐€，篩選出具有介孔結(jié)構(gòu)的所述雙金屬mofs材料。

10、進(jìn)一步地，步驟ⅰ中，所述溶液a中1,3,5-均苯三甲酸的濃度為0.0156g/ml；步驟ⅱ中，所述凝膠b中fe(no3)3·9h2o的濃度為0.072g/ml，fe(no3)3·9h2o與金屬鹽二的摩爾比為1:1或者0.5:1，加入氟化銨的含量為5％-15％；步驟ⅲ中，在室溫下進(jìn)行混合，并攪拌24-72小時(shí)形成凝膠c。

11、進(jìn)一步地，步驟ⅳ中，離心分離后，在室溫下用乙醇洗滌1小時(shí)，然后在二氯甲烷中浸泡兩次。

12、進(jìn)一步地，步驟ⅴ中，在70℃下干燥24小時(shí)，再在150℃下活化24小時(shí)。

13、進(jìn)一步地，步驟ⅱ中，所述金屬鹽二為voso4時(shí)，將0.72g，1.8mmol的fe(no3)3·9h2o和0.29g，1.8mmol的voso4溶解在10ml水中，并加入0.0125g的氟化銨制得所述凝膠b1；步驟ⅲ中，將溶液a和凝膠b1混合攪拌24小時(shí)形成所述凝膠c1，最終制得的所述粉末d1為10％f-mil-100(fe，v)。

14、進(jìn)一步地，步驟ⅱ中，所述金屬鹽二為cr(no3)3·9h2o時(shí)，將0.72g，1.8mmol的fe(no3)3·9h2o和0.72g，1.8mmol的cr(no3)3·9h2o溶解在10ml水中，并加入0.025g的氟化銨制得所述凝膠b2；步驟ⅲ中，將溶液a和凝膠b2混合攪拌72小時(shí)形成所述凝膠c2，最終制得所述粉末d2為10％f-mil-100(fe，cr)。

15、進(jìn)一步地，步驟ⅱ中，所述金屬鹽二為al(no3)3·9h2o時(shí)，將0.72g，1.8mmol的fe(no3)3·9h2o和0.68g，1.8mmol的al(no3)3·9h2o溶解在10ml水中，并加入0.025g的氟化銨制得所述凝膠b3；步驟ⅲ中，將溶液a和凝膠b3混合攪拌72小時(shí)形成所述凝膠c3，最終制得的所述粉末d3為10％f-mil-100(fe，al)。

16、有益效果：本發(fā)明的一種介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬mofs材料及其高效合成和篩選方法，以硝酸鐵水合物為第一種金屬中心離子源，以v、cr、al三種金屬的金屬鹽分別作為第二種金屬中心離子源，以均苯三甲酸為配體材料制備形成三種不同的樣品材料，通過對比篩選，獲得比表面積更大，具有介孔結(jié)構(gòu)且孔徑更大的雙金屬mofs材料為10％f-mil-100(fe，v)，制備過程在室溫下進(jìn)行，降低能源消耗，提高材料的產(chǎn)率、純度，所得的雙金屬mofs材料穩(wěn)定性和優(yōu)異性能更高。

技術(shù)特征：

1.一種介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬mofs材料及其高效合成和篩選方法，其特征在于：以硫酸氧釩和硝酸鐵水合物為兩種金屬中心離子源，以均苯三甲酸為配體材料制備而成；所述雙金屬mofs材料中部分fe3+被v4+取代造成配位缺失，在內(nèi)部形成有介孔；所述雙金屬mofs材料的合成和篩選方法，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬mofs材料及其高效合成和篩選方法，其特征在于：步驟ⅰ中，所述溶液a中1,3,5-均苯三甲酸的濃度為0.0156g/ml；步驟ⅱ中，所述凝膠b中fe(no3)3·9h2o的濃度為0.072g/ml，fe(no3)3·9h2o與金屬鹽二的摩爾比為1:1或者0.5:1，加入氟化銨的含量為5％-15％；步驟ⅲ中，在室溫下進(jìn)行混合，并攪拌24-72小時(shí)形成凝膠c。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬mofs材料及其高效合成和篩選方法，其特征在于：步驟ⅳ中，離心分離后，在室溫下用乙醇洗滌1小時(shí)，然后在二氯甲烷中浸泡兩次。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬mofs材料及其高效合成和篩選方法，其特征在于：步驟ⅴ中，在70℃下干燥24小時(shí)，再在150℃下活化24小時(shí)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬mofs材料及其高效合成和篩選方法，其特征在于：步驟ⅱ中，所述金屬鹽二為voso4時(shí)，將0.72g，1.8mmol的fe(no3)3·9h2o和0.29g，1.8mmol的voso4溶解在10ml水中，并加入0.0125g的氟化銨制得所述凝膠b1；步驟ⅲ中，將溶液a和凝膠b1混合攪拌24小時(shí)形成所述凝膠c1，最終制得的所述粉末d1為10％f-mil-100(fe，v)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬mofs材料及其高效合成和篩選方法，其特征在于：步驟ⅱ中，所述金屬鹽二為cr(no3)3·9h2o時(shí)，將0.72g，1.8mmol的fe(no3)3·9h2o和0.72g，1.8mmol的cr(no3)3·9h2o溶解在10ml水中，并加入0.025g的氟化銨制得所述凝膠b2；步驟ⅲ中，將溶液a和凝膠b2混合攪拌72小時(shí)形成所述凝膠c2，最終制得所述粉末d2為10％f-mil-100(fe，cr)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬mofs材料及其高效合成和篩選方法，其特征在于：步驟ⅱ中，所述金屬鹽二為al(no3)3·9h2o時(shí)，將0.72g，1.8mmol的fe(no3)3·9h2o和0.68g，1.8mmol的al(no3)3·9h2o溶解在10ml水中，并加入0.025g的氟化銨制得所述凝膠b3；步驟ⅲ中，將溶液a和凝膠b3混合攪拌72小時(shí)形成所述凝膠c3，最終制得的所述粉末d3為10％f-mil-100(fe，al)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬M(fèi)OFs材料及其高效合成和篩選方法，以硫酸氧釩和硝酸鐵水合物為兩種金屬中心離子源，以均苯三甲酸為配體材料制備形成介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬M(fèi)OFs材料，將1,3,5?均苯三甲酸溶解于混合溶劑一中制得溶液A，所述混合溶劑一為乙醇和DMF的1:1混合溶劑；將金屬鹽一和金屬鹽二溶解在水中，并加入一定量的氟化銨，形成凝膠B；所述金屬鹽一為Fe(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;·9H<subgt;2</subgt;O，所述金屬鹽二為VOSO<subgt;4</subgt;；將溶液A與凝膠B混合并攪拌一定時(shí)間后形成凝膠C；將凝膠C離心分離，再用乙醇進(jìn)行洗滌，然后在二氯甲烷中浸泡多次；將所得的產(chǎn)物先干燥，再活化，得到粉末D。本發(fā)明可在室溫下反應(yīng)合成具有更優(yōu)介孔結(jié)構(gòu)的雙金屬M(fèi)OFs材料，提高材料的產(chǎn)率、穩(wěn)定性以及優(yōu)異性能。

技術(shù)研發(fā)人員：蒙井,張喆,周之龍,劉榮桂
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南通理工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21