[发明专利]一种S掺杂的金属有机框架材料的合成方法

说明书

本发明提供了一种S掺杂的金属有机框架材料的合成方法，是将前驱体Ni‑MOF分散于水中形成Ni‑MOF的悬浮液，并加热到80~85℃，再将硫脲溶液逐滴加入到Ni‑MOF的悬浮液中，持续搅拌2~3h，冷却后转移至反应釜中，于170~180℃反应4~5h，反应结束后，抽滤，洗涤，干燥，研磨，获得S掺杂的金属有机框架材料S@Ni‑MOF。本发明采用水热法合成了S掺杂的多孔金属有机框架材料，表现出良好的热稳定性以及电化学性能，说明前驱体材料Ni‑MOF材料经S元素修饰，有效改善了MOFs放电过程及储能性能，提高了Ni‑MOF材料的热稳定性，作为超级电容器电极具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种非金属元素掺杂的金属有机框架材料放入合成，尤其涉及一种S掺杂的金属有机框架材料的合成方法，主要作为超级电容器赝电容器材料，属于金属有机合成技术领域和超级电容器的储能材料领域。

背景技术

金属有机框架材料（metal organic frameworks，MOFs）是近年来发展迅速的一种有机、无机化学结合而成的一种多孔材料，是继氧化石墨烯和碳纳米管之外的一类新型多孔材料。MOFs是一种有机配体与金属离子或金属离子簇通过配位键形成的二维或三维的骨架结构，有序的孔道结构以及较大的比表面积在荧光、吸附、分离、储气和催化等诸多领域有巨大的应用价值。MOFs材料独特的金属离子或离子簇中心，提供有成有效的活性位点，改善了电化学电荷的传递，因此MOFs材料可作为一种超级电容器的储能材料备受学者关注。

MOFs材料作为超级电容器赝电容器材料，疏松有序的孔道结构有利于电解液的渗透，金属离子或离子簇的存在是发生氧化反应的本质所在，同样体现了储能机制。非金属原子修饰的MOFs材料，增多了MOFs材料的活性位点，使过快放电得到有效改善，因此，非金属元素对低储能MOFs的改性可进一步提高材料的储能性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种S掺杂的金属有机框架材料的合成方法，以改善金属有机框架材料的储能性能。

一、S掺杂的金属有机框架材料的合成的合成

本发明S掺杂的金属有机框架材料S@Ni-MOF的合成，是以将MOFs前驱体分散于水中形成Ni-MOF的悬浮液，并加热到80~85℃，然后将硫脲溶液逐滴加入到Ni-MOF的悬浮液中，持续搅拌2~3h，冷却后转移至反应釜中，于170~180℃反应4~5h，反应结束后，抽滤，洗涤，干燥，研磨，获得S掺杂的金属有机框架材料S@Ni-MOF。前驱体Ni-MOF和硫脲的质量为1:2~1:2.5。

前驱体Ni-MOF的制备：将均苯三甲酸与4,4^，-联吡啶溶解在N,N-二甲基甲酰胺中得溶液；将六水硝酸镍溶解在水中得溶液；再在搅拌下将溶液缓慢滴加到溶液中；然后将混合液转移至高压釜中，于115~120℃反应70~72h；反应结束后，抽滤，洗涤，干燥，研磨，获得前驱体MOFs。均苯三甲酸与4,4,-联吡啶的摩尔比为0.8:1~1:1，均苯三甲酸与六水硝酸镍的摩尔比为1:1~1:1.2。

所述洗涤为：先用DMF洗去未反应的均苯三甲酸、4,4^，-联吡啶以及盐，再用蒸馏水洗去DMF及未洗干净的盐，然后用乙醇洗涤。

所述干燥为于60~70℃真空干燥20~24小时。

二、S@Ni-MOF的表征

1、FT-IR分析

图1为本发明合成的S@Ni-MOF材料的FT-IR图。3416 cm^-1处的峰是未参与配位的-COOH中-OH伸缩振动峰，位于1619 cm^-1、1065 cm^-1和 815 cm^-1处的吸收峰是C-N键的伸缩振动峰，位于1369 cm^-1处的吸收峰是C=O键的振动峰。

2、扫描电镜分析