[发明专利]一种ZIF-67衍生的CoO的合成方法

说明书

本发明公开了一种以ZIF‑67为模板，通过两步反应得到形貌保持的CoO微米颗粒的合成方法。制备步骤如下：(1)将Co(NO₃)₂·6H₂O和2‑甲基咪唑分别溶于100mL甲醇中，之后搅拌合并金属和配体溶液，再搅拌30min后静置24h，得到ZIF‑67微粒。(2)在空气气氛下，以10℃/min升至350℃对ZIF‑67微粒进行化学气相沉积法(CVD,Chemical Vapor Deposition)管式炉煅烧2h，获得Co₃O₄微粒，再进行PVP包覆(摩尔比为:Co₃O_4/PVP‑1:1.4，超声并浸渍于乙醇中18h后直接离心干燥)。(3)在Ar/H₂气氛下，以10℃/min升至800℃，对Co₃O₄微粒进行CVD管式炉煅烧，保持2h，获得CoO微粒。本发明首次制备出金属有机框架衍生的形貌保持的CoO，所需材料廉价、制备过程简单、稳定性好、重复率高，其在电催化等领域具有潜在的应用价值及很强的实用性。

技术领域

本发明属于微纳米材料合成技术领域，具体涉及一种金属有机框架结构衍生的CoO微粒的合成方法，得到形貌均一和多分散的CoO微粒。

背景技术

CoO是一种具有独特的电学、光电学、磁学特性的材料，在光电子材料和器件方面有很广泛的应用，而这些应用主要依赖于氧化亚钴的形貌与比表面积。因此，近几年来，不同形貌CoO的制备及性能研究备受关注。CoO形貌控制方法有很多种，例如表面活性剂覆盖法、软硬模板法、自组装法、自旋转纳米带或纳米片法。目前已合成出各种形貌的一维CoO微纳米结构，包括纳米棒、纳米线、纳米带、纳米管、纳米钉等，以及二维的CoO纳米片等。与其它形貌的CoO相比较，三维CoO材料因具有非常独特的几何结构与物理化学性能从而成为一个热点。优异的导电性、磁性运用于各种领域。迄今为止，已合成的三维CoO主要有不定形状。

目前来说，CoO材料的制备方法主要是固相法，气相法和液相法三大类。其中液相法因具有制备温度低、成本低廉、可大面积制备等优点，而成为一种经济的方法，并因此得到了广泛研究。而水热/溶剂热合成法由于设备简单、反应温和、产物结晶度好和纯度较高等特点而成为液相法中进行无机材料合成和晶体生长的重要途径和有效手段。但是制备三维且形貌均匀的CoO的方法还有待于发展，运用简单、可重复性好、低成本的合成方法制备三维CoO仍具有很大的挑战性。

发明内容

本发明公开了一种利用ZIF-67为模板，通过两步反应得到形貌保持的CoO微米颗粒及其制备方法。所述微粒粒径为600nm。

为了达到上述发明目的，本发明具体技术方案如下：(1)将Co(NO₃)₂·6H₂O和2-甲基咪唑分别溶于甲醇中，于800rpm/s下搅拌5min，之后将Co(NO₃)₂·6H₂O溶液倒入2-Methylimidazole溶液中，继续搅拌30min，静置陈化24h后得到形貌均匀的多分散菱形十二面体ZIF-67微粒。(2)利用化学气相沉积法(CVD，Chemical Vapor Deposition)得到多分散的Co₃O₄微粒。将ZIF-67微粒置于石英舟上并在空气气氛下进行化学气相沉积(CVD)管式炉煅烧。炉温以10℃/min的升温速率升至350℃。在350℃保持2小时后，获得Co₃O₄微粒，进行PVP包覆(摩尔比例为-Co₃O_4/PVP:1:1.4,超声处理并浸渍于乙醇中18小时后直接离心干燥)。(3)将Co₃O₄微粒置于石英舟上并在Ar/H₂(50：50sccm)气氛下进行化学气相沉积(CVD)管式炉煅烧。炉温以10℃/min的升温速率升至800℃。在800℃保持2小时后，获得CoO微粒。