【技术实现步骤摘要】
一种交叠结构纳米片层材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种交叠结构纳米片层材料，具体的说是一种可用于电催化反应、物质吸收释放以及气体分离的复合材料。本专利技术还涉及上述交叠结构纳米片层材料的制备方法。
技术介绍
具有复合纳米结构的层状材料，在生物、医疗、电子、能源等领域具有十分广阔的应用前景。特别是基于片层材料的电化学催化材料在能源技术、分析表征技术、电子与信息技术以及材料合成技术等国民经济重要领域具有不可替代的作用。电化学催化剂的结构设计与材料合成是该领域的核心技术之一。随着纳米技术的不断发展与在能源材料领域的深入研究，具有纳米尺度的新材料及其具有的特殊物化性质得到了广泛的应用。其中，金属有机框架结构(MOFs)作为近年来发展起来的新型纳米多孔材料，由于其具有有序孔结构、高化学活性、高比表面积等优异的性质，在电化学催化领域具有极大的应用潜力。基于MOFs材料的电化学催化研究，目前开拓出了包括氧还原反应(ORR)、氧析出反应(OER)等能源器件密切相关的催化反应体系，以及有机小分子合成、二氧化碳电还原等材料环境相...
【技术保护点】
1.一种交叠结构纳米片层材料，其特征在于：/n由金属有机框架纳米片层和石墨烯基材料片层叠合或交替叠合而成的复合片层结构；/n每层金属有机框架纳米片层的厚度为1-5nm；每层石墨烯基材料片层的厚度为1-10nm；/n复合片层的厚度为2-100nm。/n
【技术特征摘要】
1.一种交叠结构纳米片层材料，其特征在于：
由金属有机框架纳米片层和石墨烯基材料片层叠合或交替叠合而成的复合片层结构；
每层金属有机框架纳米片层的厚度为1-5nm；每层石墨烯基材料片层的厚度为1-10nm；
复合片层的厚度为2-100nm。
2.按照权利要求1所述的材料，其特征在于：
所述金属有机框架纳米片层由金属配合物构成，金属为铁、钴、镍、铜、锌、锆中的一种或二种以上，配体分子为对苯二甲酸、均苯三甲酸、苯甲酸、联吡啶中的一种或二种以上。
3.按照权利要求2所述的材料，其特征在于：
所述石墨烯基材料为氧化石墨烯、掺杂石墨烯、负载金属纳米粒子的石墨烯中的一种或二种以上；
石墨烯负载金属纳米粒子中金属纳米粒子的质量负载量为0.5-60％；
所述掺杂石墨烯中的掺杂元素为氮、硼、硫或磷中的一种或两种以上，所述掺杂元素的质量掺杂量为0.1-10％；
所述石墨烯负载金属纳米粒子为金、铂、银、钌、钯、铁、钴、镍中的一种或两种以上合金材料。
4.一种权利要求1-3任一所述材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
a，石墨烯基材料的制备：采用Hummer法制备氧化石墨烯，进行或不进行采用氧化石墨烯制备掺杂石墨烯的过程，进行或不进行负载金属纳米粒子的石墨烯的过程；
b，金属有机框架片层与石墨烯基片层的交叠制备：
将石墨烯基材料分散于二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的一种或两种以上溶液中，浓度为0.5-5毫克每毫升，分散制得胶体溶液；于所得胶体溶液中加入过渡金属盐，浓度为0.01-0.5毫摩尔每毫升，超声分散均匀；加入与过渡金属盐同等物质的量的配体，再次超声分散均匀得混合物；上述混合物加入乙醇和水(体积比例为1:5至5:1)的混合溶剂，使混合溶剂占混合物总体积的5-20％，再次分散；在惰性气体保护条件下，加入占混合物料总体积1-4％的三乙胺沉淀剂，并迅速将容器密封，并置于超声条件下反应；重复进行分离、清洗后，将沉淀冷冻干燥得所述复合结构材料样品。
5.按照权利要求4所述材料的制备方法，其特征在于：
步骤b中，所述过渡金属盐为氯化镍、氯化钴、氯化铁、氯化锌、氯化铜、氯化锆中的一种或两种以上；配体为对苯二甲酸、均苯三甲酸、吡啶、2-2‘联吡啶中的一种或两种以上。
所述乙醇和水的混合溶剂的体积比为1:2-2:1；
所述分散方法为超声分散；
所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或两种以上；
所述超声反应条件为功率为50-500W的超声清洗机中温度为-10至10摄氏度反应6-24小时；
所述分离条...
【专利技术属性】
技术研发人员：王素力，夏章讯，孙公权，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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