[发明专利]一种二维MOFs材料负载纳米粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及MOFs材料的领域，特别涉及一种二维MOFs材料负载纳米粒子的制备方法。

背景技术

石墨烯作为二维材料的代表，具有薄、柔性、电化学性能优异等特点，在能源、催化、传感等领域发挥出非常优异的性能，随之，二维材料得到了广泛关注，多种二维材料被相继开发出来。二维材料具有结构有序，在第三维度超薄的特征。近年来，2D金属有机框架因其具有均一的孔径，并且可以预期性的设计组装功能化的结构单元，引起了人们的广泛关注，并且2D MOFs结合了金属与有机配体的优势，在其表面，在其表面会暴露出比3D MOFs更多的活性位点，原子利用率大大提高。它不仅可以作为一种载体，同时也可以提供丰富的活性位点。将纳米金属颗粒与其结合，可显著提高二维材料的催化效率、拓展它的应用范围。目前，负载纳米颗粒的方法已报道了很多，像氢气还原，NaBH₄还原等，但这些方法具有局限性，对于一些不耐酸碱的材料，NaBH₄还原法便不适用。

本发明针对负载方法存在的局限性，利用光照的方法，开发了一种在二维MOFs上负载金属纳米粒子的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维MOFs材料负载纳米粒子的制备方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

本发明提供一种二维MOFs材料负载纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：将二维MOFs材料溶于有机溶剂，加入一定比例和浓度的金属盐溶液和还原剂，之后使用卤素灯光照，最后经过后处理。

在一些实施方式中，有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇，N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基已酰胺，二甲基亚砜中的至少一种。

在一些实施方式中，金属盐溶液为K₂PtCl₄、K₂PdCl₄、PdCl₂、HAuCl₄、Pd(NO₃)₂、AgNO₃中的至少一种。

在一些实施方式中，还原剂为柠檬酸钠，抗坏血酸，硫酸亚铁铵，硫代硫酸钠等。还原剂优选为柠檬酸钠。

在一些实施方式中，二维MOFs材料溶于有机溶剂，金属盐溶液的浓度为0.1mM～100mM，二维MOFs材料与金属盐溶液的体积比为100:1～4000:1，还原剂的浓度为0.1mM～100mM，二维MOFs材料与金属盐溶液的体积比为100:1～4000:1。其中，还原剂优选浓度为0.1mM～50mM，金属盐的优选的浓度为0.1mM～50mM。

在一些实施方式中，卤素灯的光照强度为50mW/m²-2000W/m²，光照时间为0.5h-24h。其中，光照时间优选为0.5h～10h。

在一些实施方式中，后处理包括以下步骤：将光照后的溶液进行离心分离、洗涤，最后再分散到乙醇中。

在一些实施方式中，二维MOFs材料由金属离子或金属簇与有机配体构成，金属离子为Zr离子、Cu离子、Al离子、Fe离子、Zn离子、Cr离子、Ti离子、Mn离子、Ni离子、Ag离子、Co离子中的至少一种，有机配体为2-氨基对苯二甲酸、对苯二甲酸、均苯三甲酸、4,4’-联苯二甲酸、四(4-羧基苯基)卟啉中的至少一种。

其中，四(4-羧基苯基)卟啉缩写为TCPP。

在一些实施方式中，二维MOFs材料为金属离子与有机配体构成，所述金属离子为Zn离子、Co离子、Cu离子，有机配体为TCPP。

在一些实施方式中，二维MOFs材料的制备方法包括以下步骤：将所述金属离子的硝酸盐和TCPP分散到乙醇和DMF的混合液中，反应一定时间，使用乙醇洗涤多次，离心沉淀后再分散到乙醇里，得到二维MOFs材料。得到的二维MOFs材料是一种片层材料。

有益效果：

1、该方法负载的纳米粒子在二维MOFs材料上分散均匀，且粒径均在3-5nm，能充分发挥纳米粒子的活性，且也可以也利用二维材料表面的活性位点，达到协同作用。

本发明利用光照还原纳米粒子的方法合成了二维材料负载功能材料复合材料，达到协同作用，扩展了应用范围，实现MOFs材料的功能化应用。例如可以应用于仿生催化，电催化，光催化等方面。

附图说明

图1为实施例1的二维MOFs材料Zn-TCPP的TEM图；

图2为实施例1的Pt@Zn-TCPP的TEM图；