HKUST-1是一種金屬有機框架材料,其名稱來自於香港科技大學。它是1,3,5-苯三甲酸配合物[2]

HKUST-1
別名 Cu3BTC2
Cu-BTC
MOF-199
均苯三甲酸銅
識別
CAS號 222404-02-6  checkY
性質
化學式 [Cu3(C9H3O6)2]n
[Cu3(C9H3O6)2(H2O)3]n
摩爾質量 604.88(無水,單體) g·mol⁻¹
外觀 暗藍色固體(無水)
藍綠色晶體(三水)[1]
密度 0.879 g/cm3
熔點 100°C(三水,失水)
240°C(分解)
結構
晶體結構 面心立方晶體[1]
附加數據頁
結構和屬性 折射率介電係數
熱力學數據 相變數據、固、液、氣性質
光譜數據 UV-VisIRNMRMS
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

製備

HKUST-1可由可溶性Cu2+鹽和均苯三甲酸在一定條件下反應得到。常用的方法有溶劑熱合成法[3]、常溫法[4]等。乙酸銅硝酸銅氯化銅硫酸銅通過反應均能得到該配合物:[5]

3 CuCl2 + 2 C9H6O6 → Cu3(C9H3O6)2 + 6 HCl
3 Cu(CH3COO)2 + 2 C9H6O6 → Cu3(C9H3O6)2 + 6 CH3COOH

其中,以乙酸銅為銅源,產率較高。其它銅鹽由於反應生成較強的酸,需要加入三乙胺來作為反應體系的縛酸劑。在三乙胺的存在下,以硫酸銅為銅源的反應產率最高。

在均苯三甲酸配體的存在下,含鹼式碳酸銅的礦物在水/乙醇中進行溶劑熱反應,可以將礦物直接轉化為HKUST-1框架材料。[6]

應用

HKUST-1對有機硫化合物(如噻吩及其衍生物)有吸附作用,因此可以用作脫硫劑。[7]它對不同氣體如CO2[8]、CH4[9]等和其它氣體的吸附量不同,可以用於氣體的分離。

參考文獻

  1. ^ 1.0 1.1 Stephen S.-Y. Chui, Samuel M.-F. Lo, Jonathan P. H. Charmant, A. Guy Orpen, Ian D. Williams. A Chemically Functionalizable Nanoporous Material [Cu3(TMA)2(H2O)3]n. Science. 1999-02-19, 283 (5405): 1148–1150 [2018-04-16]. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.283.5405.1148. (原始內容存檔於2018-04-01) (英語). 
  2. ^ HKUST-1 Metal Organic Framework. Chem Tube 3D. The University of Liverpool. [2017-07-21]. (原始內容存檔於2017-07-16). 
  3. ^ 노승준, 김진수. 용매열합성법에 의한 나노기공 HKUST-1 막의 제조 및 기체투과 특성[J]. 멤브레인, 2012, 22(6):435-440.
  4. ^ Zhuang J L, Ceglarek D, Pethuraj S, et al. Rapid Room-Temperature Synthesis of Metal–Organic Framework HKUST-1 Crystals in Bulk and as Oriented and Patterned Thin Films †[J]. Advanced Functional Materials, 2011, 21(8):1442-1447. DOI: 10.1002/adfm.201002529
  5. ^ 游佳勇,張天永,劉艷鳳,李彬,趙振東,黃俊浩.金屬有機框架化合物HKUST-1的快速合成[J].高校化學工程學報,2015,29(05):1126-1132. doi:10.3969/j.issn.1003-9015.2015.05.015
  6. ^ Raffaele Riccò, Oliver Linder-Patton, Kenji Sumida, Mark J. Styles, Kang Liang, Heinz Amenitsch, Christian J. Doonan, Paolo Falcaro. Conversion of Copper Carbonate into a Metal–Organic Framework. Chemistry of Materials. 2018-07-21, 30 (16): 5630–5638 [2018-09-03]. ISSN 0897-4756. doi:10.1021/acs.chemmater.8b01891. (原始內容存檔於2019-10-17) (英語). 
  7. ^ 付志凱. 競爭吸附條件下HKUST-1脫硫性能及吸附機理研究. 大連理工大學, 2015.
  8. ^ Chunling Xin, Xi Jiao, Yanlong Yin, Haijuan Zhan, Hongguang Li, Lei Li, Ning Zhao, Fukui Xiao, Wei Wei. Enhanced CO2 Adsorption Capacity and Hydrothermal Stability of HKUST-1 via Introduction of Siliceous Mesocellular Foams (MCFs). Industrial & Engineering Chemistry Research. 2016-03-22, 55 (29): 7950–7957 [2018-09-03]. ISSN 0888-5885. doi:10.1021/acs.iecr.5b04022. (原始內容存檔於2019-10-17) (英語). 
  9. ^ 韓素英, 韓新華, 曹運祥,等. 金屬有機框架材料HKUST-1吸附分離CH4/N2性能研究[J]. 石油煉製與化工, 2018(5).