一种电子束辐照诱导合成MOF-5的方法

本发明涉及金属有机骨架材料制备，尤其涉及一种电子束辐照诱导合成mof-5的方法。

背景技术：

1、金属有机骨架材料(metal-organic frameworks, mofs)是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位作用构筑而成的多孔晶体材料，具有比表面积高、孔径可调、结构可设计等特点，在气体吸附与分离、催化、药物缓释、传感及储能等领域具有广阔的应用前景。

2、mof-5作为最早报道的一类锌基金属有机骨架材料，由zn4o簇与对苯二甲酸配体连接形成三维立方骨架结构，具有较高的孔隙率和规则的孔道结构，是mofs研究领域最具代表性的材料之一。目前，mof-5通常采用溶剂热法制备，即将锌盐与对苯二甲酸溶解于n,n-二甲基甲酰胺(dmf)等有机溶剂中，在密闭反应釜内经过较长时间加热晶化获得目标产物。该方法虽然能够得到结晶度较高的mof-5材料，但普遍存在反应时间长、能耗较高、工艺条件要求严格等问题。

3、近年来，微波辅助合成、超声辅助合成、电化学合成以及机械化学合成等新方法不断被用于mofs材料的制备，以期缩短反应时间、降低能耗或改善材料性能。然而，上述方法仍存在设备要求较高、工艺复杂或适用范围有限等不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电子束辐照诱导合成mof-5的方法，解决了现有技术中mof-5制备过程存在的反应时间长、能耗较高以及需要高温溶剂热条件以及设备要求较高、工艺复杂或适用范围有限等问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种电子束辐照诱导合成mof-5的方法，步骤为：

4、将锌盐、对苯二甲酸和n,n-二甲基甲酰胺混合，得到前驱液；

5、将所述前驱液密封后，采用电子束进行辐照处理，得到辐照产物；

6、将所述辐照产物依次进行分离、洗涤和干燥，得到mof-5材料。

7、优选的，所述锌盐为六水合硝酸锌。

8、优选的，所述锌盐与对苯二甲酸的摩尔比为1.5~3:1。

9、优选的，所述电子束的能量为1.8 mev，电子束总吸收剂量为500~1000 kgy，辐照时间为40~80 min。

10、优选的，所述前驱液密封于铝袋中。

11、优选的，所述分离的方式为离心分离，所述离心分离的转速为8000~10000 rpm。

12、优选的，所述洗涤所用洗涤剂为n,n-二甲基甲酰胺。

13、优选的，所述干燥的温度为40~80℃。

14、本发明提供了一种电子束辐照诱导合成mof-5的方法，采用高能电子束作为能量输入方式，将锌盐与对苯二甲酸形成的前驱液进行辐照处理，利用电子束辐照诱导锌盐与对苯二甲酸配位组装，实现mof-5的合成。本发明无需采用传统溶剂热、高温晶化反应条件，无需加入碱性调节剂、矿化剂及表面活性剂，在常温条件下即可获得mof-5材料。通过调节电子束辐照吸收剂量，可实现mof-5晶体形成及结晶程度的调控，工艺简单，重复性好，解决了现有方法设备要求较高、工艺复杂或适用范围有限的问题，为制备金属有机骨架材料提供了新的技术路线。

15、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

16、(1)采用电子束辐照作为能量输入方式，无需传统溶剂热反应过程，不需要高温高压反应设备，工艺流程简单。

17、(2)本发明反应体系仅由锌盐、对苯二甲酸和n,n-二甲基甲酰胺组成，无需加入碱性调节剂、矿化剂及表面活性剂，体系组成简单，便于实施。

18、(3)电子束辐照结束后即可获得mof-5前驱产物，经简单分离、洗涤及干燥即可得到mof-5材料，后处理过程简便。

19、(4)随着电子束吸收剂量由300 kgy提高至1000 kgy，所得mof-5材料衍射峰逐渐增强，说明提高电子束吸收剂量有利于mof-5晶体结构的形成和结晶程度的提高。

1.一种电子束辐照诱导合成mof-5的方法，其特征在于，步骤为：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锌盐为六水合硝酸锌。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述锌盐与对苯二甲酸的摩尔比为1.5~3:1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子束的能量为1.8 mev，电子束总吸收剂量为500~1000 kgy，辐照时间为40~80 min。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前驱液密封于铝袋中。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离的方式为离心分离，所述离心分离的转速为8000~10000 rpm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述洗涤所用洗涤剂为n,n-二甲基甲酰胺。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥的温度为40~80℃。