[发明专利]四连接配体连接二维半导体构筑的三维材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种四连接配体连接二维半导体构筑的三维材料及制备方法。属于材料制备领域。二维半导体包括：二硫化钼，硫化钨和硒化钼，层与层之间通过范德华力连接，难以拉开，在制备方法过程中，首先合成含溶剂分子N’N‑二甲基乙酰胺的中间产物，然后再用氢氧化钠进一步处理，最后以四连接配体置换出溶剂分子，构筑成有序的三维框架结构材料。此类三维框架结构在作电催化析氢的电极材料时表现出优异的电催化性能。本发明的材料合成方法简单易行，绿色环保，具有普适性。由此得到的三维框架结构材料可同时具备二维材料在光，电，声等方面的性能，也同时具备三维材料在网状结构等方面的性能。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种四连接配体连接二维半导体构筑的三维材料及制备方法。

背景技术

在过去的几十年里，通过配位键将无机团簇和有机分子连接起来构筑金属有机框架结构是化学领域的一个重要发展。有机分子的引入创造了足够的空间来与客体分子进行精确的相互作用，并且能最大化的暴露功能单元。金属有机框架结构的另一个关键组件是控制拓扑的二级构筑单元，二级构筑单元通常是零维或一维，二维的构筑单元是非常少见的，近些年，科学家们虽然已经在二维层状金属有机框架材料的研究方面取得了一些进展，但其在电，磁和光学方面的性能仍然无法和最新的二维无机材料相提并论。将二维半导体与有机分子连接起来能将这些固有的物理特性和网状结构的结构优势结合起来。目前已经有大量以石墨烯或水滑石为构筑单元，构筑三维框架结构的研究，例如：2010年，YildirimT课题组研究了关于石墨烯框架材料的构建，由于石墨烯的表面含有非常丰富的氢氧官能团，很容易和硼酸上的羟基进行脱水缩合，因此该实验将石墨烯和对苯二硼酸在80℃水热条件下脱水合成以石墨烯为构筑单元的三维框架材料，通过调节石墨烯和对苯二硼酸的比例得到了不同插层比例的三维框架材料(W.Burress J，Gadipelli S，Ford J，M.SimmonsJ，Zhou W and Yildirim T.Angew.Chem.Int.Ed.，2010，49，8902-8904)。2012年，Loh K P课题组将吡啶基团修饰在氧化石墨烯的表面，以此为构筑单元和含铁的卟啉进行反应，得到的金属有机框架材料具备较大的孔隙率(Jahan M，Ba Q L and Loh KP.J.Am.Chem.Soc.，2012，134，6707-6713)。2014年，Xiaojing Yang课题组将环糊精[(β-cyclodextrin)SCD]插入到ZnAl-LDH和MgAl-LDH层间，层间距分别扩大到1.51nm(SCD-ZnAl-LDH)和1.61nm(SCD-MgAl-LDH)(Xue X Y，Gu Q Y，Pan G H，Liang J，Huang G L，SunG B，Ma S L and Yang X J.Inorganic Chemistry.2014，53，1521-1529)。2016年，Hyoyoung Lee课题组将不同长度的有机配体BD₁，BD₂，BD₃插入氧化石墨烯的层间，制备得到一系列孔尺寸可以调控的插层产物rGO-BD₁，rGO-BD₂，rGO-BD₃(Lee K，Yoon Y，Cho Y H，SaeMi Lee S M，Shin Y H，Lee H L and Lee H Y.ACS Nano.，2016，10，6799-6807)。

由于二维半导体材料MoS₂，WS₂以及MoSe₂的层间存在着较强的作用力，难以剥离和插层，因此目前还没有关于以有机分子连接二维半导体构筑有序三维框架结构的研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的问题在于将四连接配体四-(4-氨基苯基)甲烷分别插入到二维半导体材料二硫化钼，二硫化钨及硒化钼的层间，由此构筑一系列有序的三维框架结构材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：