[发明专利]一种二维片状钴基双金属有机骨架材料的制备及其在电解水反应中的应用

权利要求书

1.一种二维片状钴基双金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于：包含如下的步骤：

S1.泡沫镍处理：将具有相同面积的泡沫镍置于烧杯中；分别加入一定体积且浓度固定的盐酸溶液、一定体积的有机溶剂、一定体积的去离子水中并超声处理一段时间；随后将处理完的泡沫镍置于一定温度的真空烘箱中干燥一段时间；

S2.前处理阶段：称取定量的二元羧酸配体粉末，溶于一定量的N，N-二甲基甲酰胺中，在一定转速下搅拌一段时间，直至完全溶解，配置为溶液A；随后向溶液A中加入配置好的一定浓度的氢氧化钠溶液，在一定转速下搅拌一段时间，配置为溶液B；称取一定量的金属盐粉末，溶于一定量的N，N-二甲基甲酰胺中，在一定转速下搅拌一段时间，直至完全溶解，配置为溶液C；

S3.溶剂热配位反应过程：将溶液B、溶液C分别倒入一定体积的聚四氟乙烯材质的水热釜中，同时放入在S1过程中处理好的一定尺寸的泡沫镍，金属离子与二元羧酸配体在一定温度下发生配位反应，保温一段时间，产物均匀的生长在泡沫镍表面；随后，从水热釜中取出泡沫镍，使用有机溶剂分别冲洗三次；最后在室温下，将其置于通风橱中干燥一段时间；

S4.离子交换过程：将S3反应得到的泡沫镍、一定体积的有机溶剂、一定体积和浓度的金属盐水溶液置于一定体积的聚四氟乙烯材质的水热釜中，同时在一定温度下保温一段时间；随后将泡沫镍取出，使用有机溶剂分别冲洗3次；最后在室温下，将其置于通风橱中干燥一段时间。

2.根据权利要求1所述的一种二维片状钴基双金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于：所述S1步骤中，泡沫镍个数为4，尺寸为1.5cm*2cm；盐酸浓度为5mol/L，体积为40mL；超声时间为20min；真空干燥箱温度为50℃，干燥时间为12h。

3.根据权利要求1所述的一种二维片状钴基双金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于：所述S2步骤中，二元羧酸配体粉末为1,4-对苯二甲酸，溶液A中N，N-二甲基甲酰胺为5mL，搅拌速度为800转/每分钟，搅拌时间为30min；氢氧化钠浓度为0.4mol/L，体积为1mL；搅拌溶液B的转速为800转/每分钟，搅拌时间为30min；金属盐为六水硝酸钴；溶液C中N，N-二甲基甲酰胺为5mL，搅拌溶液C的转速为800转/每分钟，搅拌时间为60min。

4.根据权利要求3所述的一种二维片状钴基双金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于：所述S2步骤中，1,4-对苯二甲酸粉末的质量为83mg，六水硝酸钴的质量为145mg。

5.根据权利要求1所述的一种二维片状钴基双金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于：所述S3步骤中，泡沫镍尺寸为1.5cm*2cm，反应温度为100℃，保温时间为15h；有机溶剂分别为N，N-二甲基甲酰胺和无水乙醇；干燥时间为12h。

6.根据权利要求1所述的一种二维片状钴基双金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于：所述S4步骤中，泡沫镍尺寸为1.5cm*2cm；有机溶剂为无水乙醇；金属盐溶液为氯化钌的水溶液；温度为80℃，保温时间为12h；冲洗用有机溶剂为无水乙醇；室温下干燥时间为12h。

7.根据权利要求6所述的一种二维片状钴基双金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于：所述S4步骤中，无水乙醇的体积为10mL；氯化钌水溶液的浓度为0.1mol/L，体积分别为480/960/1440/1920μL。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种二维片状钴基双金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于：该制备方法可获得二维片状形貌的Co-MOF、CoRu₁₀-MOF、CoRu₂₀-MOF、CoRu₃₀-MOF和CoRu₄₀-MOF。

9.一种二维片状钴基双金属有机骨架材料在电解水反应中的应用，其特征在于：该材料作为双功能电催化剂既可以应用在电解水析氢反应过程中也可以应用在电解水析氧反应过程中。