块状金属有机框架材料及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114736387A(43)申请公布日2022.07.12(21)申请号202210379018.1(22)申请日2022.04.12(71)申请人香港中文大学（深圳）地址518000广东省深圳市龙岗区龙城街道龙翔大道2001号(72)发明人朱世平王捷睿朱贺(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463专利代理师王闯(51)Int.Cl.C08G83/00(2006.01)B01J31/22(2006.01)B01J35/10(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图4页(54)发明名称块状金属有机框架材料及其制备方法和应用(57)摘要本申请提供一种块状金属有机框架材料及其制备方法和应用。块状金属有机框架材料的制备方法：将包括金属氧化物纳米粒子、部分量的配体化合物和水在内的原料混合得到纳米粒子分散液；将纳米粒子分散液和环己烷混合，剪切均质得到高内相乳液；将高内相乳液和剩余量的配体化合物混合，进行反应；将反应产物依次进行液氮冷冻和冷冻干燥，然后加热活化，得到块状金属有机框架材料。块状金属有机框架材料的应用，用作催化剂。该方法属于高内相乳液模板原位生长法，方法流程短，操作简便，易于工业化生产。本申请提供的块状金属有机框架材料，属于多级孔MOF块状材料，孔径尺寸同时覆盖大孔、小孔范围，保证高力学性能的同时保留了粉体材料的全部特性。CN114736387ACN114736387A权利要求书1/1页1.一种块状金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，包括：将包括金属氧化物纳米粒子、部分量的配体化合物和水在内的原料混合得到纳米粒子分散液；将所述纳米粒子分散液和环己烷混合，剪切均质得到高内相乳液；将所述高内相乳液和剩余量的配体化合物混合，进行反应；将反应产物依次进行液氮冷冻和冷冻干燥，然后加热活化，得到所述块状金属有机框架材料。2.根据权利要求1所述的块状金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述原料还包括添加剂，所述添加剂包括聚乙烯醇。3.根据权利要求1所述的块状金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述部分量的配体化合物与所述金属氧化物纳米粒子的摩尔量之比为(0.15‑1)：1；优选地，所述部分量的配体化合物和所述剩余量的配体化合物的总摩尔量与所述金属氧化物纳米粒子的摩尔量之比为(2‑6)：1。4.根据权利要求1所述的块状金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述纳米粒子分散液和所述环己烷的体积比为1：(3‑9)，所述剪切均质的剪切速率为3000‑15000rpm。5.根据权利要求1所述的块状金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为室温，时间为12‑24h。6.根据权利要求1所述的块状金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥的时间为12‑24h。7.根据权利要求1所述的块状金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述加热活化的温度为130‑170℃，时间为9‑27h。8.根据权利要求1‑7任一项所述的块状金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物纳米粒子包括纳米氧化锌；优选地，所述配体化合物包括咪唑、2‑甲基咪唑、2‑乙基咪唑、苯并咪唑、2‑咪唑甲醛中的一种或多种。9.一种块状金属有机框架材料，其特征在于，使用权利要求1‑8任一项所述的块状金属有机框架材料的制备方法制得。10.一种权利要求9所述的块状金属有机框架材料的应用，其特征在于，用作催化剂。2CN114736387A说明书1/8页块状金属有机框架材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本申请涉及材料领域，尤其涉及一种块状金属有机框架材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]金属有机框架材料(Metalorganicframework,MOF)是由金属离子(簇)和有机配体通过配位键自组装形成的一类多孔晶体纳米材料，因为具有比表面积大、孔结构可调和热稳定性高等优点，一直备受学界关注，被认为是最具潜力的纳米材料之一。在大多数情况下，MOF是通过溶剂热法合成的粉末状纳米颗粒，粒子尺寸和工业应用的填料尺寸相差巨大，直接使用粉末会导致设备压降过大且容易产生短路，增大操作难度，同时纳米粒子的团聚堆积会增加客体分子到达MOF表面的阻力，降低传质效率。但是由于MOF不溶不熔的特性，难以加工成型，所以需要通过一些特殊的手段，如冲压或3D打印等加工工艺以及模板法、溶胶凝胶法(Sol‑gel)等纳米材料加工技术将MOF加工成块状材料。但这些方法都存在设备昂贵、制备过程复杂、复合材料结构不可控等问题。[0003]高内相乳液(HIPE)模板法是近年来新兴的制备MOF块材的方法。由HIPE模板制备的块状材料poly‑HIPE具有低密度，孔隙结构高度可控的优点。其大孔结