[发明专利]一种二维多孔金属有机杂化材料及其制备方法与在电催化转化生物质中的应用

权利要求书

1.一种二维多孔金属有机杂化材料的制备方法，包括步骤如下：

（1）将氯化胆碱和草酸于80℃下混合反应，得到低共熔溶剂；所述氯化胆碱和草酸的摩尔比为1:0.5~3；

（2）将金属盐溶于低共熔溶剂中，微波加热反应后，经洗涤、干燥得到氧化物前驱体；将所得氧化物前驱体经化学后处理，得到二维多孔金属有机杂化材料；

所述的金属盐为镍盐、钴盐；所述微波加热反应的微波功率为50~150W，微波加热时间为5~50s；

所述的化学后处理为磷化处理、氧化处理、硫化处理或硒化处理；

所述磷化处理的步骤为：将氧化物前驱体放在管式炉下游，次磷酸钠放在管式炉上游，氮气保护下，进行磷化处理；所述氧化物前驱体和次磷酸钠的质量比为1:5~30；所述磷化处理的温度为280~400℃；磷化处理的时间为1~3h；

所述氧化处理在空气下进行，所述氧化处理的温度为280~400℃；氧化处理的时间为1~3h；

所述硫化处理的步骤为：将氧化物前驱体放在管式炉下游，升华硫放在管式炉上游，氮气保护下，进行硫化处理；所述氧化物前驱体和升华硫的质量比为1:5~30；所述硫化处理的温度为280~400℃；硫化处理的时间为1~3h；

所述硒化处理的步骤为：将氧化物前驱体放在管式炉下游，硒粉放在管式炉上游，氮气保护下，进行硒化处理；所述氧化物前驱体和硒粉的质量比为1:5~30；所述硒化处理的温度为280~400℃；硒化处理的时间为1~3h。

2.根据权利要求1所述的二维多孔金属有机杂化材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述氯化胆碱和草酸的摩尔比为1:1~1.2；

所述低共熔溶剂的制备方法如下：在80℃、搅拌条件下，将氯化胆碱和草酸按照摩尔比混合，反应直至形成无色透明液体即得低共熔溶剂。

3.根据权利要求1所述的二维多孔金属有机杂化材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述金属盐为相应金属的氯化物、乙酰丙酮化物或硝酸盐；所述金属盐溶于低共熔溶剂的温度为20~50℃。

4.根据权利要求1所述的二维多孔金属有机杂化材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述金属盐溶于低共熔溶剂的温度为30~50℃。

5.根据权利要求1所述的二维多孔金属有机杂化材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述金属盐的质量和低共熔溶剂的体积之比为5~50mg:1mL。

6.根据权利要求1所述的二维多孔金属有机杂化材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述金属盐的质量和低共熔溶剂的体积之比为25~45mg:1mL。

7.根据权利要求1所述的二维多孔金属有机杂化材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述微波加热反应的微波功率为100W；微波加热时间为15s；所述洗涤是用无水乙醇洗涤3~5次；所述干燥是于室温下真空干燥5~24h。

8.根据权利要求1所述的二维多孔金属有机杂化材料的制备方法，其特征在于，所述磷化处理的步骤中所述氧化物前驱体和次磷酸钠的质量比为1:10~12；所述磷化处理的温度为350℃；磷化处理的时间为2h；

所述氧化处理的温度为350℃；氧化处理的时间为2h；

所述硫化处理的步骤中所述氧化物前驱体和升华硫的质量比为1:10~12；所述硫化处理的温度为350℃；硫化处理的时间为2h；

所述硒化处理的步骤为中所述氧化物前驱体和硒粉的质量比为1:10~12；所述硒化处理的温度为350℃；硒化处理的时间为2h。

9.权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的二维多孔金属有机杂化材料。

10.权利要求9所述二维多孔金属有机杂化材料用于电催化氧化5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲酸，具体方法如下：

电催化氧化5-羟甲基糠醛在两室的H型电解池中进行，以二维多孔金属有机杂化材料修饰的碳纸作为工作电极，银/氯化银电极为参比电极，铂片为对电极，阴极电解液为1mol/L的KOH溶液，阳极电解液为含有5-羟甲基糠醛的KOH溶液，阳极电解液中KOH浓度为1mol/L，5-羟甲基糠醛浓度为0.01mol/L；阳极施加电压为1.44V；

所述工作电极按照下述方法制备得到：取二维多孔金属有机杂化材料和5wt% Nafion溶液分散在无水乙醇中，超声处理30 min，形成均匀的油墨状分散液，取分散液滴加到碳纸上，之后将碳纸放置在真空干燥箱中干燥即得，二维多孔金属有机杂化材料的负载量为4mg/cm²；所述二维多孔金属有机杂化材料的质量与无水乙醇的体积之比为20-22mg:1mL；所述Nafion溶液与无水乙醇的体积比为1:19。