[发明专利]一种Ni2+复合MOF-5材料

说明书

为了改善MOF材料的硬度、耐磨性，设计了一种Ni2⁺复合MOF‑5材料。采用苯二甲酸，N‑N‑二甲基甲酰胺为原料，所制得的Ni²⁺复合MOF‑5材料，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。其中，采用水热法通过添加不同比例的Ni2+获得了形貌均匀、内部结构良好的球形颗粒。当添加的Ni2+/Zn2+=0.5时，制得的样品颗粒均匀且呈球形。Ni‑MOF‑5‑R复合材料相比于原始MOF‑5样品，具有更优良的电化学性能。本发明能够为制备高性能的MOF材料提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种复合材料，尤其涉及一种Ni2+复合MOF-5材料。

背景技术

金属-有机骨架材料是指过渡金属离子与有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶体多孔材料。它具有高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则、孔径可调以及拓扑结构多样性和可裁剪性等优点。

金属-有机框架材料(MOFs)是近十年来发展迅速的一种配位聚合物，一般以金属离子为连接点，有机配位体支撑构成空间3D延伸，是沸石和碳纳米管之外的又一类重要的新型多孔材料，在催化、储能和分离中都有广泛应用。目前，MOF已成为无机化学、有机化学等多个化学分支的重要研究方向。

发明内容

本发明的目的是为了改善MOF材料的硬度、耐磨性，设计了一种Ni2+复合MOF-5材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

Ni2+复合MOF-5材料的制备原料包括：苯二甲酸，N-N-二甲基甲酰胺。

Ni2+复合MOF-5材料的制备步骤为：将原料按实验设计方案称重、配料，配好后将其进行混合，混合结束后，将混后的溶液倒入水热反应釜中，进行真空干燥，干燥时间为90min，干燥温度为50℃，随后进行冷却、过滤，放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1200℃，保温时间为90min。当炉内温度达到烧结温度后充入氩气进行低压处理以减少Ni的损失和降低孔隙率，低压压力为1MPa，保压90min。

Ni2+复合MOF-5材料的检测步骤为：晶体结构采用 D2550X射线衍射仪分析，显微形貌采用场发射扫描电镜Nano23表征，循环伏安曲线采用Prince电化学工作站测试。

所述的Ni2+复合MOF-5材料，以MOF-5为基体，采用水热法通过添加不同比例的Ni2+获得了形貌均匀、内部结构良好的球形颗粒。当添加的Ni2+/Zn2+=0.5时，制得的样品颗粒均匀且呈球形。

所述的Ni2+复合MOF-5材料，Ni-MOF-5-R复合材料相比于原始MOF-5样品，具有更优良的电化学性能。在0.5A/g的电流密度下，Ni.MOF的比容量可达到400，体现了金属有机框架材料在电化学应用中的潜在应用价值。

本发明的有益效果是：

采用苯二甲酸，N-N-二甲基甲酰胺为原料，经过配料、混合、干燥、制粒、成形、烧结工艺成功制备了具有优异力学性能的Ni2+复合MOF-5材料。其中，采用水热法通过添加不同比例的Ni2+获得了形貌均匀、内部结构良好的球形颗粒，具有更优良的电化学性能。所制得的Ni2+复合MOF-5材料，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的MOF材料提供一种新的生产工艺。

具体实施方式

实施案例1：