[0027] 以下结合实施例1‑3对本发明作进一步的描述。
[0028] 实施例1:金属有机骨架材料的合成
[0029] 用1mL水溶解0.048g三水合硝酸铜,用4mL水溶解0.025g均苯四甲酸,将所得三水合硝酸铜水溶液和均苯四甲酸水溶液混合,在60℃下静置反应3天,之后将所得反应产物冷却至室温并进行抽滤处理,抽滤过程中使用5ml乙醇分3次洗涤,所得滤饼在60℃下干燥24小时,得产物0.031g,产率67.4%。
[0030] 对本实施例1所得产物进行结构表征和性能测试。
[0031] 参阅图1,图1为在显微镜下的产物形状,经观察可知,产物为深绿色晶体,晶体长度约为0.201mm。
[0032] 参阅图2,图2为产物的粉末X射线衍射花样,在图2中,自下而上的三条花样曲线分别为基于单晶结构的理论粉末X射线衍射花样、产品的实际衍射花样和将反应物投加量放大2000倍后所得产品的衍射花样。观察图2可知,产品的实际衍射花样、将反应物投加量放大2000倍后所得产品的衍射花样与基于单晶结构的理论衍射花样,三者衍射峰位置一致,说明本实施例1以及将实施例1中的反应量放大2000倍后所得的产物均为纯相,具备工业应用前景。
[0033] 图2中,主要的衍射峰位置如下:7.95,8.40,11.43,12.20,14.39,14.91,15.80,16.77,17.86,18.64,18.89,23.08,23.40,23.85,25.19;2θ角度范围介于5°‑60°之间。
[0034] 利用元素分析仪测试产物,产物的元素分析结果为,理论值:H:2.58%;C:25.70%,测试值:H:2.50%;C:25.95%。
[0035] 参阅图3,图3为使用KBr晶体压片法做的产物红外光谱图,在图3中,主要的基团峰位置如下:3443;3048;2790;2480;2100;1942;1584;1484;1379;1336;1136;1063;1015;989;931;867;820;768;631;589;531。
[0036] 表1为本实施例1所制产物的单晶X射线衍射结构解析参数表,参阅表1,所制产物为单斜晶系,P2/m空间群,化学式为C10H2Cu2O9·2(H3O)·H4O2,分子量为467.28;晶胞参数为: α=90°,β=105.909(11)°,γ=90°,晶胞体积为
[0037] 表1:
[0038]
[0039] 取0.201g产物浸泡在4mL的pH约为10的氢氧化锂水溶液中,24小时后,水溶液pH值约为7,说明产物的孔道中存在平衡阴离子骨架的水合质子。
[0040] 参阅图4,图4为本实施例1所制产物的不对称结构单元图,在图4所示的不对称单2+ 2‑ 2‑
元中,具有1个Cu ,1个O ,0.5个BCT ,2个客体水分子以及2个客体水合质子。
[0041] 参阅图5,图5为本实施例1所制产物的无机构筑单元图,在图5中,Cu2+与O2‑连接形成Cu4O2单元。
[0042] 参阅图6,图6为本实施例1所制产物的三维骨架结构图,在图6中,Cu4O2单元与4‑ 4‑
BTC 连接,在三维空间形成具有约7埃x7埃大小的一维孔道,所述BTC 为均苯四甲酸根。
[0043] 采用Platon软件计算三维骨架结构孔隙,表明本实施例1所制产物具有46.4%的孔隙率。
[0044] 表2为本实施例1所制产物的Cu‑O键长参数,参阅表2,Cu‑O键长在之间。
[0045] 表2:
[0046] Cu1—O7 1.91(1) Cu2—O5ii 1.91(1)i
Cu1—O4 1.93(1) Cu2—O5 1.91(1)
iii
Cu1—O6 2.09(1) Cu2—O7 1.94(9)
Cu1—O1 2.18(3)
[0047] 参阅图7,图7为本实施例1所制产物在不同PH和不同温度条件下的粉末X射线衍射花样,在图7中,自下而上的十条谱线分别是在基于单晶结构理论衍射花样、产物测试衍射花样、样品在pH=3的100℃环境下加热7天后所得衍射花样、样品在pH=5的100℃环境下加热7天后所得衍射花样、样品在pH=7的100℃环境下加热7天、在pH=9的100℃环境下加热7天、在pH=12的100℃环境下加热7天后所得衍射花样、样品在200℃环境下加热2小时后所得衍射花样、样品在230℃环境下加热2小时后所得衍射花样、样品在260℃环境下加热2小时后所得衍射花样。
[0048] 由图7可知,在100℃、pH=3的水溶性实验环境下,产物的骨架结构会被破坏,而在pH=5‑12的环境中维持7天后,依然能够维持原有骨架结构。此外,在200℃的环境下加热2小时后,产物仍然能维持原有骨架结构。由此说明,本实施例1所制产物的水稳定性与热稳定性均较好,具备稳定的实际使用性能。
[0049] 参阅图8,图8为本实施例1所制产物作为催化剂在光照条件下的水解制氢图。其实验过程如下:取0.0401g本实施例1所制产物分散于由45mL水和5mL三乙醇胺构成的混合溶液中,之后用氙灯作为光源,进行催化水解实验,结果如图8所示。在图8中,反应5小时后开‑1 ‑1始产生氢气,生成氢气的速率约为8.05μmol g h ,反应结束时溶液温度约为60℃。由此说明:产物具有催化活性,能够作为催化剂用于水解制氢。
[0050] 参阅图9,图9为本实施例1所制产物的漫反射光谱图,在图9中,495nm位置处附近的光能被反射,紫外波段光及部分长波段的可见光被吸收。此外,495nm附近的光的吸收会随着温度的升高而增强。由此可见,本实施例1所制材料可应用于防紫外线领域。
[0051] 实施例2:金属有机骨架材料的合成
[0052] 用2mL水溶解0.960g三水合硝酸铜,用8mLDMF溶解0.600g均苯四甲酸,将所得三水合硝酸铜水溶液和均苯四甲酸DMF溶液混合,在60℃下静置反应3天,之后将所得反应产物冷却至室温并进行抽滤处理,抽滤过程中使用5ml乙醇分3次洗涤,所得滤饼在60℃下干燥24小时,得产物0.628g,产率71.0%。
[0053] 实施例3:金属有机骨架材料的合成
[0054] 用400mL水溶解192g三水合硝酸铜,用800mLDMF溶解100g均苯四甲酸,将所得三水合硝酸铜水溶液和均苯四甲酸水溶液混合,在60℃下静置反应3天,之后将所得反应产物冷却至室温并进行抽滤处理,抽滤过程中使用50ml乙醇分3次洗涤,所得滤饼在60℃下干燥24小时,得产物89.4g,产率54.2%。
[0055] 实施例4:金属有机骨架材料的合成
[0056] 用2mL水溶解0.581g二水合氯化铜,用8mLDMF溶解0.600g均苯四甲酸,将所得二水合氯化铜水溶液和均苯四甲酸DMF溶液混合,在60℃下静置反应3天,之后将所得反应产物冷却至室温并进行抽滤处理,抽滤过程中使用5ml乙醇分3次洗涤,所得滤饼在60℃下干燥24小时,得产物0.528g,产率59.7%。
[0057] 实施例5:金属有机骨架材料的合成
[0058] 用2mL水溶解1.16g六水合硝酸锌,用8mLDMF溶解0.600g均苯四甲酸,将所得六水合硝酸锌水溶液和均苯四甲酸DMF溶液混合,在60℃下静置反应3天,之后将所得反应产物冷却至室温并进行抽滤处理,抽滤过程中使用5ml乙醇分3次洗涤,所得滤饼在60℃下干燥24小时,得产物0.514g,产率61.6%。
[0059] 实施例6:金属有机骨架材料的合成
[0060] 取0.214g实施例1所得产物,置于4mL pH=10的氢氧化锂水溶液中浸泡24h,之后对所得产物进行抽滤处理,抽滤过程中使用5ml乙醇分3次洗涤,所得滤饼在60℃下干燥24小时,得孔道中水合质子被交换为锂离子产物0.184g,产率90.6%。