[发明专利]一种二维金属有机框架材料的制备方法及产物

说明书

本发明涉及一种二维金属有机框架材料的制备方法及产物。本发明主要采用将金属源、衬底以及有机源放入化学气相沉积反应器中，所述衬底设置在所述金属源上方，采用化学气相沉积法，在所述衬底表面生成二维金属有机框架材料。本发明采用化学气相沉积的方法制备二维金属有机框架，通过调控反应过程的反应条件，可以控制所制得的二维MOF材料的层数以及横向尺寸，从而实现了大面积连续二维MOF薄膜的制备。

技术领域

本发明涉及材料工程领域，尤其涉及一种二维金属有机框架材料的制备。

背景技术

二维(2D)材料是由单层或少数层原子或者分子层组成，层内由较强的共价键或离子键连接，而层间则由作用力较弱的范德瓦耳斯力结合。它们因独特的2D分子结构和优异的物理性能使其成为电子信息、物理学、材料学等领域的热门研究课题。目前，2D光电材料主要包括石墨烯(Gr)、拓扑绝缘体(TI)、过渡金属硫系化合物(TMDCs)、黑磷(BP)等。

二维材料表面修饰工程对材料的物理化学性质有重要调控作用，现有的无机二维材料基本都是采用后合成修饰方法，但修饰位点均一性差。而二维金属有机框架(Metal-Organic Frameworks)，简称MOF，作为二维材料家族新成员，可以通过配体预设计的方法实现二维材料表面的定向定位修饰，有利于二维材料更加广泛的应用。并且，由于二维金属有机框架具有结构和功能可调、活性点位多、比表面积大等独特性质，在能源和电子器件等领域具有巨大的应用前景。

目前，二维金属有机框架材料单层/少层制备方法多采用表面活性剂辅助溶剂热法、液相剥离法或机械剥离法。利用这些方法制备所得到二维金属有机框架尺寸不可控，进而所制得的单片横向面积较小，限制了二维金属有机框架材料的推广与应用。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种二维金属有机框架材料的制备方法，旨在解决现有制备方法无法控制所制备的二维金属有机框架尺寸问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种二维金属有机框架材料的制备方法，其中，包括步骤：

将金属源、衬底以及有机源放入化学气相沉积反应器中，所述衬底设置在所述金属源上方，采用化学气相沉积法，在所述衬底表面生成二维金属有机框架材料。

所述二维金属有机框架材料的制备方法，其中，所述化学气相沉积法为有机金属化学气相沉积法。

所述二维金属有机框架材料的制备方法，其中，所述金属源为有机金属化合物。

所述二维金属有机框架材料的制备方法，其中，所述有机源为含氮杂环化合物。

所述衬底可为Si或SiO₂中的一种。

所述二维金属有机框架材料的制备方法，所述采用化学气相沉积法，在所述衬底表面生成二维金属有机框架材料，所述金属源的反应温度设为70-90℃。

所述二维金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述采用化学气相沉积法，在所述衬底表面生成二维金属有机框架材料，其中对所述有机源的加热温度为90-120℃。

所述二维金属有机框架材料的制备方法，其中，所述采用化学气相沉积法，在所述衬底表面生成二维金属有机框架材料，其中载气速率为0.5-2sccm。

二维金属有机框架材料的制备方法，其中，所述金属源和所述有机源的摩尔比为1:1-2。

所述二维金属有机框架材料的制备方法，其中，所述采用化学气相沉积法，在所述衬底表面生成二维金属有机框架材料，反应时间为10-30min。

一种二维金属有机框架材料，采用上述所述的制备方法制备而成。