一种Co制造技术

本发明专利技术涉及一种Co

A kind of Co

【技术实现步骤摘要】
一种Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法及其应用
本专利技术公开了一种Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备与气体传感器应用，涉及传感材料的制备与气体传感器应用领域。
技术介绍
半导体气体传感器的气敏选择性是非常重要的指标，因为不同的气体可能对半导体传感材料都会造成响应，所以很难将不同气体的信号分开。利用不同气体尺寸不一的原理，通过在传感材料表面包覆不同孔径的多孔材料作为壳层，能够将分子尺寸大于壳层孔径的气体选择性过滤，从而实现对小分子气体的选择性识别。SnO2(SensorsandActuatorsB:Chemical,1999,60,64-70)、ZnO(SensorsandActuatorsB:Chemical,2000,66,277-279)、Co3O4(AdvancedFunctionalMaterials,2005,15,851-857)、CuO(SensorsandActuatorsB:Chemical,2000,65,379-381)等是广泛应用的金属氧化物半导体材料，对氢气、甲醛、乙醇等气体都有较好的气敏性能。其中根据半导体分类，SnO2和ZnO等属于n型半导体，Co3O4和CuO等属于p型半导体。ZIF(全称ZeoliticImidazolateFrameworks)材料，是金属有机框架材料(MOFs)中的一类，具有类沸石分子筛的多孔结构。近年来，人们通过自模板法在ZnO表面包覆Zn基的ZIF材料ZIF-8，制备核壳结构材料ZnO@ZIF-8(ACSSensors,2016,1,243-250)。借助于ZIF-8独有的小孔孔径(PNAS,2006,103,10186-10191)，可以实现对大分子气体的选择性过滤，从而实现了对氢气、甲醛等小分子气体的选择性识别(ACSAppliedMaterials&Interfaces,2016,8,8323-8328；Chemistry-AEuropeanJournal,2017,23,7969-7975；SensorsandActuatorsB,2008,258,1099-1106)。ZIF-67是一种Co基的ZIF材料，具有和ZIF-8相同的拓扑结构(Science,2008,319,939-943)。专利CN109019783A公开了一种Co(OH)2/ZIF-67碳基催化电极及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：(1)在碳基电极表面负载Co(OH)2层；(2)将步骤(1)得到的负载有Co(OH)2层的碳基电极，置于气相2-甲基咪唑中，120～220℃下反应1～60min，得到ZIF-67层；(3)反应结束后，洗涤、干燥，即得Co(OH)2/ZIF-67碳基催化电极。该Co(OH)2/ZIF-67材料可用做催化电极。但是不能用作核壳结构材料在气体传感器中应用。Co3O4表面生长ZIF-67壳层，制备得到Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的文献尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供Co3O4@ZIF-67核壳结构材料在气体传感器中的应用。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法，包括如下步骤：将Co3O4母体进行后处理，加入有机配体、溶剂，密闭体系加热制备得到Co3O4@ZIF-67核壳结构材料。上述的Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法，包括如下步骤：(1)制备Co3O4母体；(2)将母体Co3O4粉末加入到含有机配体的溶剂中，密闭体系加热反应；(3)将步骤2反应后得到的混合物过滤、水洗、干燥得到Co3O4@ZIF-67核壳结构材料。上述的Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法中，所述步骤(1)中Co3O4母体了粒径范围为50～80nm。上述的Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法中，所述步骤(1)中Co3O4母体的制备方法为：四水合乙酸钴放在坩埚中，以2℃每分钟的速度加热到500℃，保持1小时，然后降温得到Co3O4母体。上述的Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法中，所述步骤(2)中配体为2-甲基咪唑，所述2-甲基咪唑与钴原子的摩尔比为0.5～3:1。上述的Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法中，所述步骤(2)中反应温度为于130～170℃，反应时间为1～3天。上述的Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法，详细步骤为：(1)热解法制备粒径为50～80nm的Co3O4作为母体，具体操作为将四水合乙酸钴放在坩埚中，以2℃每分钟的速度加热到500℃，保持1小时，然后降温得到Co3O4母体；(2)称取0.1g步骤1中制备得到的Co3O4，加入到10g甲醇中，保持磁力搅拌，然后再加入配体2-甲基咪唑(2-甲基咪唑/Co摩尔比为0.5～3:1)，继续搅拌5分钟后转移到50mL的带不锈钢外套的四氟乙烯内衬中，拧紧后转移至鼓风干燥箱中，于130～170℃放置1～3天；(3)步骤2反应完后取釜冷却，产物经过滤、水洗涤后，60℃条件下烘干得到产物薄壳层的Co3O4@ZIF-67。上述的Co3O4@ZIF-67核壳结构材料在气体传感器中的应用。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术提供了一种新的种Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法，该方法制备Co3O4@ZIF-67核壳结构材料至今未见公开报道。(2)本专利技术的种Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法，溶剂热条件下外加有机配体，通过碱性条件下Co的自刻蚀作用，刻蚀出的Co2+在Co3O4的表面与有机配体配位组装成ZIF-67壳层，刻蚀出的Co3+转移到溶剂中，成功制备得到Co3O4@ZIF-67核壳结构材料。本专利技术制备方法方便可行，易于放大，具有一定的工业应用前景。(3)本专利技术的方法制备得到的Co3O4@ZIF-67核壳结构材料，ZIF-67壳层可以有效的阻挡甲苯、丙酮之类的大分子气体，实现材料对如氢气、甲醇等小分子气体的定向传感。附图说明图1为实施例1合成得到的Co3O4@ZIF-67和母体Co3O4的XRD衍射图谱对比。图2为实施例1合成得到的Co3O4@ZIF-67的扫描电镜图。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术作进一步详细介绍。实施例1为薄壳层的Co3O4@ZIF-67合成，包括以下步骤：步骤1，首先我们通过热解法制备了粒径50nm左右的Co3O4作为母体，具体操作为将四水合乙酸钴放在坩埚中，以2℃每分钟的速度加热到500℃，保持1小时，然后降温得到黑色的纳米Co3O4。步骤2，称取0.1g步骤1中制备得到的Co3O4，加入到10g甲醇中，保持磁力搅拌，然后再加入0.01g的配体2-甲基咪唑(2-甲基咪唑/Co摩尔比为1:1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Co

【技术特征摘要】
1.一种Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将Co3O4母体进行后处理，加入有机配体、溶剂，密闭体系加热制备得到Co3O4@ZIF-67核壳结构材料。


2.根据权利要求1所述的Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备Co3O4母体；
(2)将母体Co3O4粉末加入到含有机配体的溶剂中，密闭体系加热反应；
(3)将步骤2反应后得到的混合物过滤、水洗、干燥得到Co3O4@ZIF-67核壳结构材料。


3.根据权利要求2所述的Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中Co3O4母体了粒径范围为50～80nm。


4.根据权利要求3所述的Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中Co3O4母体的制备方法为：四水合乙酸钴放在坩埚中，以2℃每分钟的速度加热到500℃，保持1小时，然后降温得到Co3O4母体。


5.根据权利要求2所述的Co3O4@ZIF-67核壳结构材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：季澎，章伟，田仁兵，郑华，张耿，张绍强，胡君，刘敏霞，李仪，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44