[发明专利]一种环境友好型的二维纳米墙MOF材料及其制备方法

说明书

本发明属于碳材料制备技术领域，具体地，涉及一种环境友好的制备三联吡啶金属有机框架(MOF)二维纳米墙阵列结构的方法。该制备方法包括如下步骤：(1)将三维多孔泡沫镍材料基底浸入盐酸溶液中，得到活化的三维多孔泡沫镍材料基底(2)按照一定的配比将铜金属盐和钴金属盐，和一定量的三联吡啶配体分散在去离子水中并转移至聚四氟乙烯水热反应釜内胆；然后，再将基底浸入到上述溶液内进行水热反应，制备得到具有纳米墙阵列状结构的二维MOF材料。本发明合成的双金属MOF材料材料具有“大电流”效应，同时，本发明提供的具有二维纳米墙阵列结构的铜钴MOF材料，水为溶剂，反应前后溶液pH值为中性，对环境无害。

技术领域

本发明属于碳材料制备技术领域，具体地，涉及一种环境友好的制备三联吡啶金属有机框架(MOF)二维纳米墙阵列结构的方法。

背景技术

早在20世纪90年代中期，第一类MOFs就被合成出来，但其孔隙率和化学稳定性都不高。因此，科学家开始研究新型的阳离子、阴离子以及中性的配位体形成的配位聚合物。目前，已经有大量的金属有机骨架材料被合成，主要是以含羧基有机阴离子配体为主，或与含氮杂环有机中性配体共同使用。这些金属有机骨架中多数都具有高的孔隙率和好的化学稳定性。近年来，金属有机框架(MOF)及其衍生物纳米材料具有孔隙率高、比表面积大、周期结构规整、金属中心和配体多样性、可调节功能化等特点，在催化、储能和转化等领域引起了广大研究者的研究兴趣。

现如今，制备MOF材料的方法有很多，主要有：

(1)溶剂法：是在水或有机溶剂存在下，使用带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜或玻璃试管加热原料混合物，在自身压力下反应得到高质量的单晶；

(2)液相扩散法：按一定比例将金属盐、有机配体、合适的溶剂混合后，放入玻璃小瓶中，再将小瓶放入大瓶中，把质子化溶剂也放入大瓶中，之后将瓶盖封住、静置，经过一段时间，MOFs晶体生成；

(3)其他方法：近几年又出现了许多新的制法，其中有溶胶-凝胶法、搅拌合成法、固相合成法、微波、超声波、离子热等方法。

然而，目前已有的许多关于制备二维MOF材料的制备方法的报道，大多数都是将三维的层状结构通过化学或物理方法进行剥离获得二维材料，但是这种方法难以控制，且剥离得到的材料厚度不均一，效率低。且传统的合成方法大多使用了有机溶剂，这对环境污染很大；另外，其反应过程复杂耗时长，成本高。

针对传统的合成方法的缺陷，开发一种环境友好型的，简便经济的二维材料的制备方法是非常必要的。

发明内容

针对现有方法的不足，本发明提供了一种环境友好的制备三联吡啶金属有机框架(MOF)二维纳米墙阵列结构的方法，本方法针对性的对材料的制备工艺进行了改进，并对制备过程中的关键工艺参数、原料种类进行选择和优化，相应得到了一种导电性、稳定性等综合性能都优于普通MOF材料的优异的二维纳米墙阵列结构的铜钴MOF新材料。本方法的技术方案是在水中实现的，该方法为MOF材料的绿色制备提供了一个新的方向。本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种具有纳米墙阵列结构的二维铜钴MOF材料及其制备方法，包括如下工序和步骤：

工序(一)：多孔沫镍材料准备：取市售泡三维多孔沫镍材料即可，本发明

所泡沫镍的成分：镍含量99.8％；规格大小：10mm*20mm*1mm；

工序(二)：制备活化的三维多孔泡沫镍材料衬底：

活化液配方：HCL，浓度1～10mol/L

活化工艺：温度25～60℃、时间15～45min。

按上述配方和工艺对三维多孔泡沫镍材料进行活化处理，去除三维多孔泡沫镍材料表面的氧化皮，然后，取出、干燥，得到活化好的三维多孔泡沫镍材料衬底。