[发明专利]一种以石墨烯为模板制备二维金属有机框架纳米材料的方法

说明书

本发明涉及金属有机框架材料制备技术领域，具体为一种以石墨烯为模板制备二维金属有机框架纳米材料的方法，将金属盐与多孔石墨烯均匀混合，加入有机配体后进行封闭超声处理，将得到的材料进行洗涤干燥，最终得到二维金属有机框架材料与多孔石墨烯的复合材料，其中金属盐与石墨烯的质量比例为1:0.01～1:1，超声处理的时间为1～12h。本发明通过选择调控石墨烯及金属有机框架材料的种类，在超声条件下在石墨烯表面原位制备二维金属有机框架材料，实现二维纳米金属有机框架材料快速可控制备，并用于电化学储能的应用研究。

技术领域

本发明涉及金属有机框架材料制备技术领域，具体为一种以石墨烯为模板制备二维金属有机框架材料的方法。

背景技术

金属有机框架材料(MOFs)是由金属离子或离子簇与有机配体通过配位键连接形成的一类晶态多孔材料，具有可控的形貌、超高的比表面积、高度有序的孔结构和多金属位点等特点在能源存储、催化、水体污染治理和气体分离等领域具有巨大的应用前景。MOFs中的金属活性位点呈原子级分散状态，在反应中表现出较高的化学活性。通常情况下，MOFs制备成均匀分散的纳米结构较为困难，导致反应位点难以充分利用，所以实现最大限度地暴露MOFs的活性位点以提供更多的活性中心极具挑战。将金属有机框架材料制备成二维纳米粒子有利于暴露更多的金属活性位点，促进电子的快速转移，但二维MOFs多为水热法或溶剂热法制备，反应过程中二维金属有机框架材料界面能量较大，易产生堆叠，难以得到均匀分散的二维MOFs纳米粒子。目前已开发了一些方法，如冷冻-融化剥离法、插层法、化学剥离法、界面合成法或表面活性剂辅助合成等方法避免二维MOFs的堆叠。然而，这些方法制备的二维MOFs存在可控性差、效率低、厚度不均一等问题。因此，定向可控合成均匀分散的二维MOFs材料具有重要意义。

氧化石墨烯(Graphene Oxide，GO)是一种石墨烯经化学氧化的典型二维材料，其表面的大量的含氧官能团可以实现对金属离子的锚定，并作为结构导向模板诱导二维材料的合成，是良好的二维模板材料。以石墨烯为模板制备的二维MOF纳米材料具有结构可调、性质可控且无需使用其他调节剂的特点，可以原位制备均匀分散的二维金属有机框架材料，实现高效的电化学储能，同时为电化学储能的机制研究提供了平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以石墨烯为模板制备二维金属有机框架纳米材料的方法，以解决上述背景技术中二维金属有机框架材料的合成方法制备的MOFs稳定性差，易产生聚集堆积，且难以制备高结晶态的MOFs的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种以石墨烯为模板制备二维金属有机框架纳米材料的方法，其特征在于：将金属盐和石墨烯均匀混合，加入有机配体后进行封闭超声处理，将得到的材料进行洗涤干燥，最终得到二维金属有机框架材料与石墨烯的复合材料，其中金属盐与石墨烯的质量比例为1:0.01～1:1，超声处理的时间为1～24h。