hkust1的制备,香港科技大学成功合成HKUST-1的新方法

1. 简介

HKUST-1 (香港科技大学合成的晶态金属有机框架)是一类重要的金属有机框架化合物 (MOF), 具有排空、表面积广阔、孔径可调、化学稳定、富有组装性等优点, 在气体分离、催化、吸附等领域有广泛的应用。

然而，它的合成一直以来被认为是一项困难的工作，因为其中涉及到的多种反应需要在极端的条件下进行，反应时间也较长。

近年来，香港科技大学开发了一种基于离子液体ILs的HKUST-1合成新方法，使用非常简单和安全，同时制得的晶体质量和产率也较高。

该方法利用绿叶酸（H2PDA）和铜离子（Cu2+）作为配体和中心离子，在水相条件下与ILs反应生成HKUST-1。其中，绿叶酸具有双酸配位、有机骨架稳定性高、极性小等特点；而铜离子则是构筑HKUST-1晶体的主要中心离子。

合成反应的过程中，首先将ILs按照一定的比例混合，并向其中加入溶解有H2PDA的水溶液。混合液在室温下搅拌，过一段时间后加入Cu2+，在继续搅拌和温度控制的条件下，可以制得HKUST-1晶体。

制备ILs混合物: 按照一定的比例，将包含不同阳离子的离子液体混合，并进行超声处理，常温下调整至均匀移液状态。

制备H2PDA溶液: 将H2PDA粉末加入去离子水中，并搅拌至溶解，得到浅黄色的水溶液。

混合ILs和H2PDA溶液: 将两种不同的溶液按一定比例混合，并于室温下轻轻搅拌，此时混合物呈浅黄色透明状态。

加入Cu2+: 将CuSO4·5H2O在去离子水中溶解后，加入至混合液中，保持搅拌和温度控制直至反应完成。

分离晶体: 将得到的晶体加入去离子水中，用超声分散后用真空泵过滤得到HKUST-1晶体，随后进行干燥和样品制备。

这种基于离子液体的方法制备的HKUST-1具有较高的产率和晶体质量，同时实验操作方法也非常简单和安全，因此具有很大的潜力用于工业化的生产。这种方法的出现填补了HKUST-1的制备技术空白，为相关领域的研究提供了更加便捷和高效的方法。