不同形貌的MOF-5纳米颗粒的制备及其氮气吸附性能研究

汪 强，辛志峰，张千峰

（安徽工业大学 分子工程与应用化学研究所，安徽 马鞍山 243002）

1 引 言

孔性配位聚合物和金属有机框架结构（MOFs）材料是由过渡金属离子与有机配体通过配位键连接构成的。这些材料具有高的比表面积、可调控的孔结构，因此在气体存储[1,2]、分离[3]、催化[4,5]、离子交换[6-8]、药物传递[9,10]等方面得到广泛应用。孔性配位聚合物微/纳米结构材料具有新奇的结构和有趣的性质[11-16,19]。分形纳米结构的MOFs材料例如：Cu-BDC和Cr-BDC[11](BDC=1,4-对苯二甲酸)已经制备出来,MOF-5[12]和HKUST-1[13]超级纳米结构材料已经被成功地合成并表现出了较高的氢气吸附焓。

Yaghi等人用对苯二甲酸和六水合硝酸锌为原料成功合成了一系列金属有机框架结构材料 (如MOF-2,MOF-3,和 MOF-5)[17-19]。在这些材料中，MOF-5具有最稳定的框架结构和最大的孔体积[20,21]。MOF-5的纳米材料在近几年也得到了报道[12,22,23],然而，用简单的方法合成不同形貌的配位聚合物纳米颗粒并研究他们的比表面积的研究还很少有报道。本文集中研究了不同形貌MOF-5纳米颗粒包括纳米聚集体(MNMOF-6)、纳米棒 (MNMOF-7)、纳米针(MNMOF-8)和纳米带(MNMOF-9)的可控合成并研究了不同形貌纳米颗粒的气体吸附性能。

2 实验部分

2.1 试剂和原料

1,4-对苯二甲酸(H2BDC)从Alfa Aesar试剂公司购买。六水合硝酸锌 [Zn(NO3)2·6H2O]，三乙胺(TEA),正己烷和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)从国药集团试剂公司购买。所有试剂购买后直接使用，没有经过任何提纯处理。

2.2 样品的制备

2.2.1 MOF-5纳米聚集体（MNMOF-6）的制备

溶液 A：1ml三乙胺（TEA）溶于 10ml正己烷；溶液 B：0.2g六水合硝酸锌和 0.036g对苯二甲酸（H2BDC）溶于 400mlN,N-二甲基甲酰胺（DMF），分别搅拌30min，把溶液A慢慢的加入溶液B，4h后收集沉淀分别用DMF和氯仿洗涤3次，离心干燥，然后把样品放入真空干燥箱，真空条件下130℃加热10h，得到0.08g样品产率大约52%。……