一種氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架材料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架材料及其制備方法；其特征在于氧化石墨烯和金屬有機(jī)骨架材料的質(zhì)量比為1?100：20000；其包裹的氧化石墨烯層數(shù)為1?10層。將金屬有機(jī)骨架材料分散到水中，攪拌分散均勻；然后加入聚二烯二甲基氯化銨溶液、三羥甲基氨基甲烷和氯化鈉，攪拌后離心干燥；將修飾的金屬有機(jī)骨架材料粉末重新分散到水中，加入少量氧化石墨烯水溶液，攪拌離心得到氧化石墨烯包裹的金屬有機(jī)骨架材料。本發(fā)明專利技術(shù)過(guò)程簡(jiǎn)單，常溫操作，原料豐富可控，過(guò)程環(huán)保，制備的復(fù)合材料包裹的氧化石墨烯層數(shù)為1?10層。

Graphene oxide coated metal organic framework material and preparation method thereof

The invention discloses a graphene oxide coated metal organic framework material and a preparation method thereof; characterized by graphene oxide and metal organic framework material mass ratio of 1 100:20000; graphene oxide layers of the package is 1 10. The metal organic framework material dispersed into water, stirring evenly dispersed; then adding polydiene two methyl ammonium chloride solution, three hydroxymethyl amino methane and sodium chloride, stirring after centrifugal drying; the metal organic framework material powder modified re dispersed into water, adding a small amount of graphene oxide in aqueous solution, the metal organic framework material stirring centrifugal get graphene oxide package. The invention has simple process, room temperature operation, controllable environmental protection process, abundant raw materials, graphene oxide layers of composite package prepared for 1 10.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架材料及其制備方法
本專利技術(shù)涉及一種氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
金屬有機(jī)骨架材料(metalorganicframework，MOF)是以金屬離子或離子簇為節(jié)點(diǎn)，由有機(jī)配體作為連接體，通過(guò)配位自組裝而形成的一類具有規(guī)則孔結(jié)構(gòu)的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化配位聚合物晶體。這種材料具有比表面積大、孔徑可調(diào)，結(jié)構(gòu)多樣、性能優(yōu)異等特點(diǎn)，在吸附、分離等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用和研究。氧化石墨烯(grapheneoxide，GO)是一種單原子層構(gòu)成的二維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)柔性材料，厚度約為1納米，表面分布著大量的羥基、環(huán)氧基和邊緣的羧基等極性含氧官能團(tuán)，具有良好的親水性。金屬有機(jī)骨架材料由于其特有的結(jié)構(gòu)，通常具有較差的水穩(wěn)定性及分散性，從而限制其應(yīng)用。將金屬有機(jī)骨架材料與穩(wěn)定性的氧化石墨烯復(fù)合可以很好地解決以上問(wèn)題，為金屬有機(jī)骨架材料開發(fā)更多的應(yīng)用。例如將水相中分散性較差的金屬有機(jī)骨架材料包裹一層氧化石墨烯之后，可以提高材料的分散性，在制備高填充量的混合基質(zhì)膜鑄膜液時(shí)，可以減少金屬有機(jī)骨架顆粒沉降及分散性問(wèn)題。同時(shí)氧化石墨烯具有水和二氧化碳獨(dú)特的傳輸通道，在制備具有分離性能的金屬有機(jī)骨架混合基質(zhì)膜鑄膜液時(shí)，可以有效的提高有機(jī)物脫水和二氧化碳捕獲的性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架材料，本專利技術(shù)的另一目的是提供上述材料的制備方法。本專利技術(shù)的技術(shù)方案為：一種氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架材料，其特征在于氧化石墨烯和金屬有機(jī)骨架材料的質(zhì)量比為1-100：20000；其包裹的氧化石墨烯層數(shù)為1-10層。本專利技術(shù)還提供了上述的氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架材料的制備方法，其具體步驟如下：1)將金屬有機(jī)骨架材料加入到去離子水中，并充分?jǐn)嚢璺稚ⅲ?)將聚二烯二甲基氯化銨溶液、三羥甲基氨基甲烷和氯化鈉加入金屬有機(jī)骨架材料的分散液中，攪拌，離心干燥得粉末；3)將步驟2)中得到的粉末重新分散于水中并加入氧化石墨烯水溶液，攪拌，配制成氧化石墨烯-金屬有機(jī)骨架材料混合溶液；4)將上述溶液離心干燥，得到不同氧化石墨烯包裹層數(shù)的金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料。優(yōu)選上述的金屬有機(jī)骨架材料為ZIFs系列、MILs系列、UiO-66系列、MOF-801或MAF-6常見(jiàn)的金屬有機(jī)骨架材料。優(yōu)選步驟2)中所述的聚二烯二甲基氯化銨溶液、三羥甲基氨基甲烷、氯化鈉、金屬有機(jī)骨架材料和水的質(zhì)量比為：20-35：3-4：1-2：1-2：1500；聚二烯二甲基氯化銨溶液為20-35wt％水溶液。優(yōu)選步驟3)中氧化石墨烯水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01-0.1mg/mL；氧化石墨烯與金屬有機(jī)骨架材料質(zhì)量比為1-100：20000。優(yōu)選步驟2)中的攪拌速度為400-600r/min，攪拌時(shí)間為2-3小時(shí)；步驟3)中的攪拌速度為400-600r/min，攪拌時(shí)間為6-7小時(shí)。本方法制備的材料可以充分結(jié)合金屬有機(jī)骨架材料與氧化石墨烯的特性，不破壞金屬有機(jī)骨架材料的本身性質(zhì)同時(shí)提高其水穩(wěn)定性及水溶液中分散性，在制備高填充量的混合基質(zhì)膜鑄膜液時(shí)，減少金屬有機(jī)骨架顆粒沉降及分散性問(wèn)題，同時(shí)提高分離性能。有益效果：本專利技術(shù)是常溫制備氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架材料的方法，其氧化石墨烯包裹層數(shù)為1-10層。本專利技術(shù)制備的氧化石墨烯與金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料，常溫操作，過(guò)程綠色環(huán)保、溫和可控、操作簡(jiǎn)單，氧化石墨烯包裹層數(shù)可調(diào)，制備的氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料，不破壞金屬有機(jī)骨架材料的本身性質(zhì)同時(shí)提高穩(wěn)定性和水中分散性，在制備高填充量的混合基質(zhì)膜鑄膜液時(shí)，減少金屬有機(jī)骨架顆粒沉降及分散性問(wèn)題，同時(shí)提高分離性能。附圖說(shuō)明圖1為實(shí)施例1中所制材料的透射電鏡圖；圖2為實(shí)施例2中所制材料的透射電鏡圖；圖3為實(shí)施例3中所制材料的透射電鏡圖；圖4為實(shí)施例1和2中包裹前的MOF-801材料的透射電鏡圖；圖5為實(shí)施例3中包裹前的MIL-53-NH2材料的透射電鏡圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1將真空干燥后的金屬有機(jī)骨架材料MOF-801攪拌分散到去離子水中。將聚二烯二甲基氯化銨溶液、三羥甲基氨基甲烷和氯化鈉加入到上述混合液中，室溫?cái)嚢?小時(shí)，轉(zhuǎn)速500r/min，其中聚二烯二甲基氯化銨溶液、三羥甲基氨基甲烷、氯化鈉、金屬有機(jī)骨架材料和水的質(zhì)量比為20：3：1：1：1500。其中聚二烯二甲基氯化銨溶液為35wt％水溶液。將上述溶液中得到的金屬有機(jī)骨架材料粉末分散到去離子水中，并加入1mL氧化石墨烯水溶液，其中氧化石墨烯水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1mg/mL。氧化石墨烯與金屬有機(jī)骨架材料質(zhì)量比為1：200，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)6小時(shí)，轉(zhuǎn)速500r/min，離心過(guò)濾，真空干燥得到氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架材料。圖1為制備的復(fù)合材料電鏡圖，圖4為包裹前的金屬有機(jī)骨架材料電鏡圖，從圖1和圖4中對(duì)比可以得出氧化石墨烯包裹層數(shù)為10層，該材料在制備具有有機(jī)溶劑脫水的混合基質(zhì)膜鑄膜液時(shí)，可以有效的提高在鑄膜液中的分散性。實(shí)施例2將真空干燥后的金屬有機(jī)骨架材料MOF-801攪拌分散到去離子水中。將聚二烯二甲基氯化銨溶液、三羥甲基氨基甲烷和氯化鈉加入到上述混合液中，室溫?cái)嚢?小時(shí)，轉(zhuǎn)速400r/min，其中聚二烯二甲基氯化銨溶液、三羥甲基氨基甲烷、氯化鈉、金屬有機(jī)骨架材料和水的質(zhì)量比為35：3：2：1：1500。聚二烯二甲基氯化銨溶液濃度20wt％。將上述溶液中得到的金屬有機(jī)骨架材料粉末分散到去離子水中，并加入0.1mL氧化石墨烯水溶液，其中氧化石墨烯水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1mg/mL。氧化石墨烯與金屬有機(jī)骨架材料質(zhì)量比1：2000，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)6小時(shí)，轉(zhuǎn)速600r/min，離心過(guò)濾，真空干燥得到氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架材料。從圖2和圖4中對(duì)比可以看出氧化石墨烯包裹層數(shù)為3-4層，該材料在制備具有分離性能的金屬有機(jī)骨架混合基質(zhì)膜鑄膜液時(shí)，可以有效的提高二氧化碳捕獲的性能。實(shí)施例3將真空干燥后的金屬有機(jī)骨架材料MIL-53-NH2攪拌分散到去離子水中。將聚二烯二甲基氯化銨溶液、三羥甲基氨基甲烷和氯化鈉加入到上述混合液中，室溫?cái)嚢?小時(shí)，轉(zhuǎn)速600r/min，其中聚二烯二甲基氯化銨溶液、三羥甲基氨基甲烷、氯化鈉、金屬有機(jī)骨架材料和水的質(zhì)量比為30：4：1：2：1500。聚二烯二甲基氯化銨溶液濃度20wt％。將上述溶液中得到的金屬有機(jī)骨架材料粉末分散到去離子水中，并加入0.1mL氧化石墨烯水溶液，其中氧化石墨烯水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01mg/mL。氧化石墨烯與金屬有機(jī)骨架材料質(zhì)量比1：20000，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)7小時(shí)，轉(zhuǎn)速400r/min，離心過(guò)濾，真空干燥得到氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架材料。從圖3和圖5中對(duì)比可以看出氧化石墨烯包裹層數(shù)為1-2層，該復(fù)合材料應(yīng)用于制備高填充量到50wt％的混合基質(zhì)膜鑄膜液時(shí)，與之前未包裹材料相比，可以有效減少金屬有機(jī)骨架粒子的沉降。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架材料，其特征在于氧化石墨烯和金屬有機(jī)骨架材料的質(zhì)量比為1?100：20000；其包裹的氧化石墨烯層數(shù)為1?10層。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架材料，其特征在于氧化石墨烯和金屬有機(jī)骨架材料的質(zhì)量比為1-100：20000；其包裹的氧化石墨烯層數(shù)為1-10層。2.一種制備如權(quán)利要求1所述的氧化石墨烯包裹金屬有機(jī)骨架材料的方法，其具體步驟如下：1)將金屬有機(jī)骨架材料加入到去離子水中，并充分?jǐn)嚢璺稚ⅲ?)將聚二烯二甲基氯化銨溶液、三羥甲基氨基甲烷和氯化鈉加入金屬有機(jī)骨架材料的分散液中，攪拌，離心干燥得粉末；3)將步驟2)中得到的粉末重新分散于水中并加入氧化石墨烯水溶液，攪拌，配制成氧化石墨烯-金屬有機(jī)骨架材料混合溶液；4)將上述溶液離心干燥，得到不同氧化石墨烯包裹層數(shù)的金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的金屬有機(jī)骨架材料為ZIFs...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：金萬(wàn)勤，李倩倩，趙靜，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇,32