本發明涉及一種金屬有機骨架復合材料的制備方法,特別涉及一種經鹽酸多巴胺修飾的氧化石墨烯-金屬有機骨架納米復合材料(GO@PDA@MIL-101)的制備方法。
背景技術:
金屬有機骨架材料的合成方法有很多,常見的方法有水熱法、擴散法、微波輔助法、室溫攪拌法、超聲輔助法等等。
(1)水熱法
水熱法(又稱熱液法)是指以水為溶劑,在密閉的條件下,通過高溫高壓使反應物發生反應,培養晶體的一種方法。到現在為止,水熱法的反應方式以及不僅僅局限在以水為溶劑,在反應時可能部分或者全部有機溶劑,即所說的熱溶劑法。在水熱法條件下發生的結晶反應,熱應力小,合成的晶體具有很好的晶面,內部缺陷少。因此,一般采用水熱法制備金屬有機骨架材料。
(2)擴散法
擴散法就是使兩種不同形態的物質相互接觸,然后在兩種物質界面處會緩慢結晶而生成產物的過程。這種方法比較溫和,容易合成較大顆粒的晶體,但是通常所用的時間都比較長,因此在某些方面受到了一些限制。
(3)微波輔助法
微波輔助法是一種被認為短時高效的合成方法,通常就是在高頻微波的作用下,使得帶電的顆粒以很高的速度相互撞擊,然后生成產物的過程。由于微波的頻率很高,因此一般反應都是發生在瞬間,溫度梯度很低,并且可以有選擇性的加熱反應物,能量利用率很高。
(4)室溫攪拌法
室溫攪拌法也是快速合成金屬有機骨架材料的一種方法,而且操作方便,設備簡單只要將反應物溶解在特定的溶劑中,室溫或者加熱的條件下即可,當然還可以在體系中添加去質子劑來加速反應的進行。
技術實現要素:
本發明的目的,是提供一種GO@PDA@MIL-101納米復合材料的制備方法。本方法能制備出經鹽酸多巴胺修飾的氧化石墨烯-金屬有機骨架納米復合材料(GO@PDA@MIL-101),且復合材料粒徑處于納米級別,顆粒均勻,吸收性能好。
采用的技術方案是:
一種GO@PDA@MIL-101納米復合材料的制備方法,包括下述步驟:
1、GO@PDA的制備:
(1)按質量比為2: 1:6.1的比例取鹽酸多巴胺、氧化石墨烯和三(羥甲基)氨基甲烷備用;將其中配備的三(羥甲基)氨基甲烷的質量配制成pH=8.5的Tris緩沖溶液并與鹽酸多巴胺和氧化石墨烯混合,混合物用超聲波分散(20kz,10min),分散均勻后進行24小時的磁力攪拌,將產物用去離子水洗滌后,烘干,得GO@PDA,備用;
2、GO@PDA@MOF-101的制備:
(1)、備料:
取質量比為41:100:10的對苯甲酸、九水合硝酸鉻和GO@PDA,和質量比為96:1的去離子水和濃度為40%的氫氟酸備用。
(2)、先將去離子水置于反應釜中,后將對苯甲酸和九水合硝酸鉻溶于去離子水中,再將步驟1制備的GO@PDA溶于其中;
(3)、以20Kz超聲分散15min, 在室溫下,200r/min的磁力下攪拌 20min,向混合溶液中加入氫氟酸,攪拌至均勻,在493K下反應8h。
(4)、將反應釜升置于溫爐中進行水熱反應,設定升溫程序為:以5k/min升溫至493k,并保持8h, 后降溫至308k。
(5)、待反應釜冷卻至室溫,產物依次用N,N-二甲基甲酰胺,乙醇和水洗滌后,烘干,即得材料GO@PDA@MOF-101。
其優點在于:
本發明操作簡單,成本低,所制備的GO@PDA@MOF-101納米復合材料粒徑處于納米級別,顆粒均勻,分散性好,吸附能力強。制備的時候不會造成環境污染,對操作人員的健康無害。
具體實施方式
實施例一
一種GO@PDA@MIL-101納米復合材料的制備方法,包括以下步驟:
第一步:GO@PDA的制備:
首先,將20mg鹽酸多巴胺溶于10mL Tris緩沖溶液中,溶解后加入10mg 氧化石墨烯(GO),20KZ超聲進行超聲分散10min,待分散均勻后連續室溫下24小時的磁力攪拌。攪拌結束后用去離子水進行徹底洗滌,再烘干,最后收集制備的GO@PDA備用。
第二步:GO@PDA@MIL-101的制備:
將對苯甲酸410mg和九水合硝酸鉻1g溶解于12mL去離子水中,將步驟一制備的GO@PDA溶解于其中,20Kz超聲分散15min, 在室溫下,200r/min的磁力下攪拌 20min,向混合溶液中加入0.125ml氫氟酸,攪拌至均勻;將反應釜升置于溫爐中進行水熱反應,設定升溫程序為:以5k/min升溫至493k,并保持8h, 后降溫至308k。待反應釜冷卻至室溫,得到的產物依次用N,N-二甲基甲酰胺,乙醇和水洗滌3次后在323k烘干,即得材料GO@PDA@MIL-101納米復合材料。
實施例二
一種氧化石墨烯-金屬有機骨架納米復合材料的制備方法,包括以下步驟:
第一步:GO@PDA的制備:
首先,將20mg鹽酸多巴胺溶于10mL Tris緩沖溶液中,充分溶解后加入10mg 氧化石墨烯(GO),放入超聲波中進行超聲分散10min,待分散均勻后連續室溫下24小時的磁力攪拌。攪拌結束后用去離子水進行徹底洗滌,再烘干,最后收集備用。
第二步:GO@PDA@MIL-101的制備:
將對苯甲酸410mg和九水合硝酸鉻1g溶解于12mL去離子水中,將步驟一制備的GO@PDA100mg溶解于其中,超聲15min, 在室溫下,200r/min的磁力下攪拌 20min,向混合溶液中加入0.125ml氫氟酸,攪拌至均勻;將反應釜升置于溫爐中進行水熱反應,設定升溫程序為:以5k/min升溫至493k,并保持8h, 后降溫至308k。待反應釜冷卻至室溫,得到的產物依次用N,N-二甲基甲酰胺,乙醇和水洗滌后在323k烘干,即得材料GO@PDA@MIL-101納米復合材料。
實施例一和實施例二種的Tris緩沖溶液是由三(羥甲基)氨基甲烷配制成PH=8.5的溶液。