本發明屬于多孔吸附材料研究領域，具體涉及一種cu基金屬有機骨架材料nju-bai5、制備方法及其應用。

背景技術：

1、金屬有機骨架材料（metal-organic?frameworks，mofs）是一種由金屬簇與有機配體通過配位相互作用連接而成的具有永久孔隙的晶態材料。基于金屬簇的多重配位能力，以及有機配體通過不同取代基置換和不同的連接方式從而實現了結構的多樣性。由于mofs在其孔道內可吸附不同的氣體或有機分子，已在氣體儲存與分離、光催化、藥物輸送、空氣集水等領域顯示出廣泛的應用前景。

2、目前，絕大多數的mofs是通過溶劑熱法合成制備的，并且通常用于合成mofs的溶劑，如n,n-二甲基甲酰胺（dmf）、n,n-二乙基甲酰胺（def）和二甲基亞砜（dmso）等，具有固有的毒性和可燃性。此外，合成時所涉及的高溫、高壓、較長的反應時間等因素也是限制mofs大規模應用的主要障礙。

技術實現思路

1、本發明為了解決現有技術中存在的上述缺陷和不足，提供了一種cu基金屬有機骨架材料nju-bai5、制備方法及其應用，在純水溶劑中通過較低溫度的環境下制備一種具有高水穩定性的銅基mof材料nju-bai5。

2、為解決上述技術問題：

3、本發明的第一個目的，提供一種cu基金屬有機骨架材料nju-bai5，該金屬有機骨架材料nju-bai5由四核銅簇和有機配體n，n’，n”-三(羧甲基)-1，3，5-苯三甲酰胺tcmbt和1,3-雙（4-吡啶基）丙烷bpp通過配位自組裝形成的具有一維孔道的柱層型金屬有機骨架材料。該材料其比表面積為764?m2/g，孔體積為0.25?cm3/g，具備良好的水蒸汽吸附性能以及優異的水吸附循環穩定性，可進行高效的空氣集水以解決干旱地區的飲用水缺乏問題。

4、本發明的第二個目的，提供一種cu基金屬有機骨架材料nju-bai5的制備方法，包括以下步驟：將銅鹽、n，n’，n”-三(羧甲基)-1，3，5-苯三甲酰胺tcmbt和1,3-雙（4-吡啶基）丙烷bpp混合于純水中，水熱法或回流攪拌法處理，反應結束后洗滌、干燥得到金屬有機骨架材料nju-bai5。

5、進一步，銅鹽包括硝酸銅、氯化銅、硫酸銅以及醋酸銅等。

6、進一步，n，n’，n”-三(羧甲基)-1，3，5-苯三甲酰胺tcmbt和純水的比例為1?mmol：（10~150?）ml。

7、進一步，n，n’，n”-三(羧甲基)-1，3，5-苯三甲酰胺tcmbt和1,3-雙（4-吡啶基）丙烷bpp的摩爾比為1:1~1:4。

8、進一步，n，n’，n”-三(羧甲基)-1，3，5-苯三甲酰胺tcmbt和銅鹽的摩爾比為1:1~1:4。

9、進一步，水熱法或回流攪拌法的處理溫度為50℃~100℃，處理時間為2~12h。

10、本發明的第三個目的，提供一種將上述的cu基金屬有機骨架材料nju-bai5、或者利用上述制備方法獲得的cu基金屬有機骨架材料nju-bai5在空氣集水中的應用。

11、本發明所達到的有益技術效果：

12、（1）本發明采用純水為溶劑，不使用其它有機溶劑，減少環境污染；

13、（2）本發明采用了更符合工業生產的或水熱法攪拌回流法，使其成為適用于工業化批量應用生產的潛力mof；

14、（3）本發明在攪拌回流制備中選取的合成溫度可低至30℃，反應溫度低，不僅降低反應能耗，而且提高反應安全性能；

15、（4）本發明所需合成時間可減少至2h，提高了生產的效率；

16、（5）該金屬有機骨架材料具有優異的水穩定性，在相對濕度低20~30%?區間具有良好的水吸附能力，可進行高效空氣集水，是實現工業級別應用生產的潛力材料。

技術特征：

1.一種cu基金屬有機骨架材料nju-bai5，其特征在于：該金屬有機骨架材料nju-bai5由四核銅簇和有機配體n，n’，n”-三(羧甲基)-1，3，5-苯三甲酰胺tcmbt和1,3-雙（4-吡啶基）丙烷bpp通過配位自組裝形成的具有一維孔道的柱層型金屬有機骨架材料。

2.一種cu基金屬有機骨架材料nju-bai5的制備方法，其特征在于包括以下步驟：將銅鹽、n，n’，n”-三(羧甲基)-1，3，5-苯三甲酰胺tcmbt和1,3-雙（4-吡啶基）丙烷bpp混合于純水中，采用水熱法或回流攪拌法進行制備，反應結束后洗滌、干燥得到金屬有機骨架材料nju-bai5。

3.根據權利要求2所述的cu基金屬有機骨架材料nju-bai5的制備方法，其特征在于：n，n’，n”-三(羧甲基)-1，3，5-苯三甲酰胺tcmbt和純水的比例為1?mmol：（10~150?）ml。

4.根據權利要求2所述的cu基金屬有機骨架材料nju-bai5的制備方法，其特征在于：n，n’，n”-三(羧甲基)-1，3，5-苯三甲酰胺tcmbt和1,3-雙（4-吡啶基）丙烷bpp的摩爾比為1:1~1:4。

5.根據權利要求2所述的cu基金屬有機骨架材料nju-bai5的制備方法，其特征在于：n，n’，n”-三(羧甲基)-1，3，5-苯三甲酰胺tcmbt和銅鹽的摩爾比為1:1~1:4。

6.根據權利要求2所述的cu基金屬有機骨架材料nju-bai5的制備方法，其特征在于：水熱法或回流攪拌法的處理溫度為50℃~?100℃，處理時間為2~?12?h。

7.根據權利要求1所述的cu基金屬有機骨架材料nju-bai5、或者權利要求2-5任一項所述制備方法獲得的cu基金屬有機骨架材料nju-bai5在空氣集水中的應用。

技術總結
本發明提供一種Cu基金屬有機骨架材料NJU?Bai5，該金屬有機骨架材料NJU?Bai5由四核銅簇和有機配體N，N’，N”?三(羧甲基)?1，3，5?苯三甲酰胺TCMBT和1,3?雙（4?吡啶基）丙烷bpp通過配位自組裝形成的具有一維孔道的柱層型金屬有機骨架材料。制備過程采用純水為溶劑，不使用其它有機溶劑，減少環境污染；采用了更符合工業生產的或水熱法攪拌回流法，使其成為工業化批量應用生產的潛力MOF；合成溫度可低至60℃，反應溫度低，不僅降低反應能耗，而且提高反應安全性能；合成時間可減少至5h，提高了生產的效率；具有機骨架材料具有優異的水穩定性，在相對濕度低20~30%區間具有良好的水吸附能力，可進行高效空氣集水，是實現工業應用生產的潛力材料。

技術研發人員：白俊峰,盧治擁,王簿灃
受保護的技術使用者：南京工業大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24