[发明专利]一种NGQDs@ZIF-67复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及光催化剂领域，公开了一种NGQDs@ZIF‑67复合材料及其制备方法和应用。该制备方法包括以下步骤：S1.将六水合硝酸钴和2‑甲基咪唑溶解于有机溶剂中混合得到ZIF‑67；S2.利用柠檬酸热解法制备得到GQDs；S3.将S2中得到的GQDs与氨水溶液混合形成混合溶液，将混合溶液转入反应釜中进行反应得到NGQDs；S4.将S1中得到的ZIF‑67分散于有机溶剂中形成悬浮液，再将S3中得到的NGQDs加入悬浮液中得到混合溶液，混合溶液经处理得到NGQDs@ZIF‑67。该NGQDs@ZIF‑67复合材料减小了带隙能量，使电子‑空穴对的直接复合减少，显著提高了电荷分离效率。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，更具体地，涉及一种NGQDs@ZIF-67复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

进入二十一世纪以来，全球面临着两大危机：能源危机和环境污染问题。为了解决这两大问题，近年来，科研人员开发出很多方法用来生产新能源和改善环境污染。其中，光催化法被认为是最有前途的一种方法，只需经过适当的光照射，光催化剂就能将廉价原材料转化为清洁能源或者将环境污染物分解为二氧化碳，水和其他无害副产物。然而，传统的半导体光催化剂，例如二氧化钛，氧化锌，石墨烯等，吸附能力有限且只能利用波长小于387nm(地球上接收到的能量还不足太阳总光能的5％)的紫外光，从而导致光催化效率不高。

金属有机框架(MOFs)是一种新型的由金属离子和有机配体组成的光催化剂，在各个领域有广泛的应用。与传统半导体光催化剂相比，MOFs具有显著的优势，包括高孔隙率、超高的比表面积、丰富的活性中心、可重复使用和可调节的多孔结构。其中，纳米多孔钴基金属有机框架-67(ZIF-67)结合了沸石分子筛与MOFs的优点，具有理想的多孔结构，表面积大，化学性质多样，合成方法简单，良好的生态友好性。但ZIF-67面临最大的问题是较低的电导率和离子传输效率。

石墨烯量子点(GQDs)是二维平面尺寸小于100纳米的石墨烯片段，表面的含氧基团可以为外来分子与之结合提供活性位点，在高分子复合材料、太阳能电池、光电子器件、生物成像和医药等领域具有广泛的应用前景。石墨烯量子点作为一种重要的碳材料，具有大的比表面积和异常优异的导电性。石墨烯量子点的氨基化修饰是在石墨烯量子点表面引入氨基，生成氨基化石墨烯量子点(NGQDs)可以改善石墨烯量子点表面的亲水性、极性，进而改善其在聚合物中的分散性，能与其他很多化合物发生反应。

现有技术表明，在MOFs中引入石墨烯制成的复合材料可以发挥二者的协同作用，从而提高MOFs的导电性，制得具有高比容量的复合电极材料。然而，由于石墨烯与其他化合物结合时分散性低导致其均一性不够，因此复合材料的导电性能的稳定性不高，进而影响复合材料的电荷分离性能。因此，寻求一种具有高电荷分离性能的金属有机框架复合材料仍然是本领域亟需解决的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中的ZIF-67的电荷分离性能较差的问题，本发明的目的在于提供一种NGQDs@ZIF-67复合材料。

本发明的另一目的在于提供一种NGQDs@ZIF-67复合材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种NGQDs@ZIF-67复合材料的应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种NGQDs@ZIF-67复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.将六水合硝酸钴和2-甲基咪唑溶解于有机溶剂中混合，超声处理、搅拌后静置、离心、洗涤、干燥后，得到ZIF-67；

S2.利用柠檬酸热解法制备得到GQDs；

S3.将S2中得到的GQDs与过量氨水溶液混合形成混合溶液，将混合溶液超声处理后转入反应釜中进行反应，离心、洗涤、干燥后得到NGQDs；