[发明专利]一种Cu-Co-S-MOF纳米片的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种Cu‑Co‑S‑MOF纳米片的制备方法，包括以下步骤：S1：将硝酸钴六水合物溶于去离子水中，得到溶液A，将2‑甲基咪唑溶于去离子水中，得到溶液B，混合溶液A与溶液B，之后加入清洁的泡沫镍进行反应，得到带有Co‑MOF的泡沫镍；S2：将硝酸铜六水合物、硝酸钴六水合物溶解于异丙醇中，溶解后得到混合溶液C，向混合溶液C中加入二硫化碳和五甲基二乙烯三胺，得到混合溶液D；S3：将带有Co‑MOF的泡沫镍加入混合溶液D中，并转移至反应釜中进行水热反应，反应结束后得到Cu‑Co‑S‑MOF纳米片。与现有技术相比，本发明制备方法环境友好、制备方法工序简单，便于大规模生产，获得的Cu‑Co‑S‑MOF纳米片应用于电极材料时可取得较为优异的电化学性能。

技术领域

本发明涉及电化学和纳米材料技术领域，尤其是涉及一种Cu-Co-S-MOF纳米片的制备方法及其应用。

背景技术

化石燃料的日益消耗以及温室气体的排放对环境产生非常大的影响，导致全球对可持续能源供应的需求不断增长。但是仅有可持续能源是不够的，当今世界更加迫切需要探索一种高效、稳定、环保的储能设备来提高储能效率。超级电容器(SC) 作为一种高功率密度、长循环寿命、成本低、充放电时间快的储能装置，受到了广泛的关注，所以对可再生清洁能源的开发、利用变得越来越重要。

传统浆液涂覆技术制备的电极有两个缺点：一方面表面积较小，导致电容性能受到限制；另一方面是所使用的粘合剂可以降低电导率。

金属有机骨架以其独特的晶体结构和化学多样性，在水裂解、燃料电池、太阳能电池、锂离子电池、干细胞、传感器和生物传感器等领域的应用受到广泛关注。最近，许多研究都集中在具有可调形貌的MOFs的设计和制造上。然而，MOFs 的设计和制造并不是一种实用的、或经济有效的方法，这阻碍了它们在商业领域的实际应用。为了获得更大的成本效益，亟需简化设计和制造具有高电化学性能的 MOFs。近年来，已有少量的MOFs作为SCs电极材料的报道，但它们的特殊容量和速率性能相对较低，并且由于制备方法仅适用于实验室模式，导致工业化应用无法实施。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种 Cu-Co-S-MOF纳米片的制备方法及其应用。

一种Cu-Co-S-MOF纳米片的制备方法，包括以下步骤：

S1：将硝酸钴六水合物溶于去离子水中，得到溶液A，将2-甲基咪唑溶于去离子水中，得到溶液B，混合溶液A与溶液B，搅拌，之后加入清洁的泡沫镍进行反应，反应结束后将反应产物烘干，得到带有Co-MOF的泡沫镍；

S2：将硝酸铜六水合物、硝酸钴六水合物溶解于异丙醇中，溶解后得到混合溶液C，向混合溶液C中加入二硫化碳和五甲基二乙烯三胺，得到混合溶液D；

S3：将带有Co-MOF的泡沫镍加入混合溶液D中，并转移至反应釜中进行水热反应，反应结束后得到Cu-Co-S-MOF纳米片。

进一步地，所述的Cu-Co-S-MOF纳米片为带有CuCo₂S₄@Co-MOF的泡沫镍。

进一步地，所述的Cu-Co-S-MOF纳米片中的有机骨架为钴基金属有机骨架。

进一步地，步骤S1中硝酸钴六水合物与2-甲基咪唑摩尔比为1：8。

进一步地，所述的混合溶液C中硝酸铜六水合物与硝酸钴六水合物摩尔比为1： 2。

进一步地，步骤S3中，二硫化碳和五甲基二乙烯三胺体积比为1：8.3。

进一步地，步骤S3中，得到混合溶液D后立即放入反应釜中进行水热反应，反应温度为150℃，反应时间为8h。

本发明制备的Cu-Co-S-MOF纳米片可广泛地在电极材料中进行应用。