本發(fā)明涉及一種金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料的制備方法,特別涉及一種磁性金屬有機(jī)骨架納米復(fù)合材料(Fe3O4@MOF-199@C18)的制備方法。
背景技術(shù):
金屬有機(jī)骨架材料的合成方法有很多,常見的方法有水熱法、擴(kuò)散法、微波輔助法、室溫?cái)嚢璺ā⒊曒o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(yīng)物發(fā)生反應(yīng),培養(yǎng)晶體的一種方法。到現(xiàn)在為止,水熱法的反應(yīng)方式以及不僅僅局限在以水為溶劑,在反應(yīng)時(shí)可能部分或者全部有機(jī)溶劑,即所說的熱溶劑法。在水熱法條件下發(fā)生的結(jié)晶反應(yīng),熱應(yīng)力小,合成的晶體具有很好的晶面,內(nèi)部缺陷少。因此,一般采用水熱法制備金屬有機(jī)骨架材料。
(2)擴(kuò)散法
擴(kuò)散法就是使兩種不同形態(tài)的物質(zhì)相互接觸,然后在兩種物質(zhì)界面處會(huì)緩慢結(jié)晶而生成產(chǎn)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(shí)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(rèn)為短時(shí)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(chǎn)物的過程。由于微波的頻率很高,因此一般反應(yīng)都是發(fā)生在瞬間,溫度梯度很低,并且可以有選擇性的加熱反應(yīng)物,能量利用率很高。
(4)室溫?cái)嚢璺?/p>
室溫?cái)嚢璺ㄒ彩强焖俸铣山饘儆袡C(jī)骨架材料的一種方法,而且操作方便,設(shè)備簡單只要將反應(yīng)物溶解在特定的溶劑中,室溫或者加熱的條件下即可,當(dāng)然還可以在體系中添加去質(zhì)子劑來加速反應(yīng)的進(jìn)行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的,是提供一種磁性金屬有機(jī)骨架納米復(fù)合材料(Fe3O4@MOF-199@C18)的制備方法。本方法能制備出具一種有很好磁性的金屬有機(jī)骨架納米復(fù)合材料(Fe3O4@MOF-199@C18),且復(fù)合材料粒徑處于納米級(jí)別,顆粒均勻,吸收性能好。
采用的技術(shù)方案:
一種Fe3O4@MOF-199@C18納米復(fù)合材料的制備方法,包括以下步驟:
第一步、Fe3O4納米粒子的制備:
1、按照質(zhì)量比1.35:83.625:3.6取FeCl3·6H2O、乙二醇和醋酸鈉粉末,制成FeCl3、乙二醇和醋酸鈉的混合溶液。
2、磁力攪拌混合溶液,轉(zhuǎn)速為200rpm,磁力攪拌至全部溶解。然后將混合溶液超聲至完全分散,轉(zhuǎn)至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,溫度200 ℃恒溫反應(yīng)8小時(shí)。
3、反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫,將反應(yīng)物在外磁場作用下分離收集,并依次用蒸餾水和乙醇洗滌,在60℃干燥箱中干燥;得Fe3O4納米粒子備用。
第二步:Fe3O4@MOF-199的制備:
4、將1,3,5—均苯甲酸溶液溶于N,N-=甲基甲酰胺和無水乙醇的混合溶液中;
5、再將一水合醋酸銅和步驟一制備的Fe3O4溶于水中,最后將兩種溶液混合;
6、向混合溶液中加入三乙胺,超聲30min后,在120℃下反應(yīng)8h。
其中, 1,3,5-均苯甲酸、一水合醋酸銅和Fe3O4的質(zhì)量比為5: 8.6: 4,N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、去離子水和三乙胺的體積比為80:80:80:1; 1,3,5-均苯甲酸和N,N-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為1:64;
7、待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后,用無水乙醇洗滌數(shù)次,在60℃下烘干備用,即得Fe3O4@MOF-199,備用。
第三步:Fe3O4@MOF-199@C18的制備:
按質(zhì)量比為4:3:2的比例取氯(二甲基)十八烷基硅烷、Fe3O4@MOF-199和甲苯,備用;
將取氯(二甲基)十八烷基硅烷與步驟二制備的Fe3O4@MOF-199溶解于甲苯中,機(jī)械攪拌12h,所制備的Fe3O4@MOF-199@C18微粒通過磁力分離收集,用乙醇洗滌并烘干,即得。
其優(yōu)點(diǎn)在于:
本發(fā)明操作簡單,成本低,所制備的Fe3O4@MOF-199@C18納米復(fù)合材料粒徑處于納米級(jí)別,顆粒均勻,易于分離和收集,分散性好,吸附能力強(qiáng)。制備的時(shí)候不會(huì)造成環(huán)境污染,對操作人員的健康無害。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
一種Fe3O4@MOF-199@C18納米復(fù)合材料的制備方法,包括下述步驟:
第一步:Fe3O4納米微粒的制備:
將1.35g研碎的FeCl3·6H2O放入裝有75mL乙二醇的燒杯中,磁攪拌澄清后,向燒杯中加入3.6g無水乙酸鈉,磁力攪拌至全部溶解。超聲10min后,轉(zhuǎn)移到干燥的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,在溫度為200℃下反應(yīng)8h。反應(yīng)完成后在空氣中靜置冷卻,將產(chǎn)物用蒸餾水和乙醇分別洗滌3次。放入60℃真空干燥箱中烘干,研磨成粉末裝,標(biāo)記保存。
第二步:Fe3O4@MOF-199的制備:
將1,3,5-均苯甲酸250mg溶解于40mL體積比為1:1的N,N-二甲基甲酰胺和乙醇溶液中。再將一水合醋酸銅430mg和步驟一制備的Fe3O4溶解于20mL的水中。將兩種溶液混合加入0.25mL三乙胺,超聲30min,在120℃下反應(yīng)8h。待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后,無水乙醇洗滌5次,在60℃下烘干以備用。
第三步:Fe3O4@MOF-199@C18的制備:
將160mg氯(二甲基)十八烷基硅烷與步驟二制得的Fe3O4@MOF-199微球溶于80ml甲苯,將混合物在室溫下機(jī)械攪拌12h。所制備的Fe3O4@MOF-199@C18微粒通過磁力分離收集,用乙醇洗滌5次,并在60℃下干燥。
實(shí)施例二
一種Fe3O4@MOF-199@C18納米復(fù)合材料的制備方法,包括以下步驟:
第一步:Fe3O4納米微粒的制備:
將1.35g研碎的FeCl3·6H2O放入裝有75mL乙二醇的燒杯中,磁攪拌澄清后,向燒杯中加入3.6g無水乙酸鈉,磁力攪拌至全部溶解。超聲10min后,轉(zhuǎn)移到干燥的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,在溫度為200℃下反應(yīng)8h。反應(yīng)完成后在空氣中靜置冷卻,將產(chǎn)物用蒸餾水和乙醇分別洗滌3次。放入60℃真空干燥箱中烘干,研磨成粉末裝,標(biāo)記保存。
將1,3,5-均苯甲酸250mg溶解于40mL體積比為1:1的N,N-二甲基甲酰胺和乙醇溶液中。再將一水合醋酸銅430mg和步驟一制備的Fe3O4 200mg溶解于20mL的水中。將兩種溶液混合加入0.25mL三乙胺,超聲30min,在120℃下反應(yīng)8h。待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后,無水乙醇洗滌5次,在60℃下烘干以備用。
第三步:Fe3O4@MOF-199@C18的制備:
將160mg氯(二甲基)十八烷基硅烷與步驟二制得的Fe3O4@MOF-199 120mg微球溶于80ml甲苯,將混合物在室溫下機(jī)械攪拌12h。所制備的Fe3O4@MOF-199@C18微粒通過磁力分離收集,用乙醇洗滌5次,并在60℃下干燥。