[发明专利]一种三元MOF纳米片阵列材料、制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种三元MOF纳米片阵列材料、制备方法及其应用，高温高压反应釜中，采用甲醇作为反应溶剂，按比例加入镍盐、铁盐、钴盐和有机配体2‑甲基咪唑混合均匀，通过加热反应体系，产生一个高压环境而制备三元MOF纳米片阵列材料。与现有技术相比，本发明制备方法得到的产物纯度高、分散性好、且可控制，生产成本低，重现性好，通过控制原料用量和浓度及反应的温度和时间，形成稳定均匀的形貌结构。所制备出的三元MOF纳米片阵列材料生长在泡沫镍上，可直接作为电极材料，实现了长的循环稳定性、大的活性表面积，在析氧反应方面具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种三元MOF纳米片阵列材料、制备方法及其应用。

背景技术

不断增长的全球能源需求，化石燃料的耗竭和相关的负面环境影响，促使人们对各种类型的清洁和可持续能源转换和存储技术进行了深入研究。为了解决清洁和可持续能源的迫切需要，氢和氧的电化学水分解是一种环境友好的替代方法，可以从可再生能源中获得清洁燃料。所产生的氢和氧被广泛认为是可持续的和充足的能量载体，由于存储释放时的高能量密度和无碳排放，所以能够解决当前的能源能量问题。

但是传统的电解水的催化剂的催化活性较低，且大多数的制备步骤较多，对环境和资源产生负面的影响。

发明内容

本发明提供了一种三元MOF纳米片阵列材料，以Ni-ZIF纳米片为骨架，在其加入其它金属离子而形成，其具有较大的活性面积和较好的电化学催化性能。

本发明的另一目的在于提供一种三元MOF纳米片阵列材料的制备方法，在高温高压反应釜中，采用甲醇作为反应溶剂，按比例加入镍盐、铁盐、钴盐和有机配体2-甲基咪唑混合均匀，通过加热反应体系，产生一个高压环境而制备三元MOF纳米片阵列材料。

本发明还有一个目的在于提供一种三元MOF纳米片阵列材料的应用，可直接作为电极材料，实现了长的循环稳定性、大的活性表面积，在电解水析氧反应方面具有潜在的应用价值。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供的一种三元MOF纳米片阵列材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：清洗泡沫镍；

S2：将镍盐、铁盐、钴盐和有机配体溶解于甲醇中，得混合溶液，然后置于反应釜，加入步骤S1清洗的泡沫镍，密封，水热反应，然后，取出，自然冷却至室温，产物经清洗干燥，得到负载在泡沫镍上的三元MOF纳米片阵列材料。

步骤S1中：将镍片依次放入盐酸、乙醇和二次蒸馏水中分别进行超声清洗10-15min。

进一步的，步骤S2中所述镍盐在混合溶液中浓度≥0.024mol·L^-1，铁盐在混合溶液的浓度≥0.005mol·L^-1，钴盐在混合溶液中的浓度≥0.0005mol·L^-1，甲醇的体积≥35mL。

优选的，步骤S2所述钴盐在混合溶液中的浓度为0.0005～0.002mol·L^-1。

步骤S2中所述有机配体在混合溶液中的浓度为0.114-0.115mol·L^-1。

步骤S2中所述镍盐选自六水合硝酸镍，所述铁盐选自九水合硝酸铁，所述钴盐选自六水合硝酸钴，所述有机配体选自2-甲基咪唑。

步骤S2中所述水热反应是指于150℃-180℃水热反应4-6h。

步骤S2所得产物为负载在泡沫镍上的三元铁钴镍MOF纳米片阵列材料

本发明提供的一种三元MOF纳米片阵列材料，通过上述方法制备得到，以Ni-ZIF纳米片为骨架，加入金属离子而形成。