[发明专利]一种金属氢氧化物-金属有机框架复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及金属复合材料技术领域，具体涉及一种金属氢氧化物‑金属有机框架复合材料及其制备方法。本发明提供的金属氢氧化物‑金属有机框架复合材料包括二维层状金属氢氧化物和生长在所述二维层状金属氢氧化物表面的二维金属有机框架材料，所述二维金属有机框架材料的片层厚度为10～30nm。本发明提供的金属氢氧化物‑金属有机框架复合材料中金属有机框架材料为二维状结构，且在纳米尺度，具有大的比表面积、独特的介孔结构、良好的电子传输性能和高的活性位点利用率；将本发明提供的金属氢氧化物‑金属有机框架复合材料用于电催化反应过程，表现出优良的催化活性及稳定性，在电化学领域具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及金属复合材料技术领域，具体涉及一种金属氢氧化物-金属有机框架复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，全球性的能源短缺与环境污染问题成为了制约发展最重要的因素，新能源的开发与利用显得尤为重要，其中氢能的发展吸引了非常广泛的关注。电催化分解水是一项非常成熟的制氢技术，但由于其较高的过电势影响了它的广泛应用，因此高效廉价绿色的电催化材料的研究成为了人们重点关注的对象。

在各类材料中，金属有机框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是一种新型纳米多孔材料，是由金属离子与多齿有机配体自组装而成的具有特殊孔道结构的材料，由于其丰富的结构、巨大的比表面积和多样的孔道，在吸附分离、储存气体、药物缓释等领域有着重要的应用，但对于催化领域来说，传统MOFs材料为三维材料，且多在微米尺度，原子级的金属节点和微孔孔径不利于底物的扩散，催化性能不佳且稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属氢氧化物-金属有机框架复合材料及其制备方法，本发明提供的金属氢氧化物-金属有机框架复合材料中金属有机框架材料为二维结构，且在纳米尺度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种金属氢氧化物-金属有机框架复合材料，包括二维层状金属氢氧化物和生长在所述二维层状金属氢氧化物表面的二维金属有机框架材料，所述二维金属有机框架材料的片层厚度为10～30nm。

优选地，所述二维层状金属氢氧化物的片层厚度为20～200nm。

优选地，所述金属氢氧化物-金属有机框架复合材料中的金属元素包括钴、镍、铁和锰中的一种或几种。

本发明提供了上述技术方案所述金属氢氧化物-金属有机框架复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将水合金属盐、尿素和有机溶剂混合后依次进行共沉淀反应和第一溶剂热处理，得到金属氢氧化物前驱体；

将所述金属氢氧化物前驱体与混合溶剂、有机配体和去质子化试剂混合后进行第二溶剂热处理，得到金属氢氧化物-金属有机框架复合材料。

优选地，所述水合金属盐中金属离子与尿素的摩尔比为1：(1～8)。

优选地，所述共沉淀反应的温度为15～40℃，时间为50～70min；所述第一溶剂热处理的温度为115～125℃，时间为3.5～4.5h。

优选地，所述去质子化试剂包括三乙胺、三乙醇胺和甲酸钠的一种或几种。

优选地，所述金属氢氧化物前驱体与有机配体的用量比为(0.05～0.1)g：(0.1～10)mmol。

优选地，所述混合溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、乙醇和水，所述N,N-二甲基甲酰胺、乙醇和水的体积比为16：(0.8～1.2)：(0.8～1.2)。

优选地，所述第二溶剂热处理的温度为95～105℃，时间为2～8h。