一种金属有机框架膜的高效电沉积制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种普适、高效的金属有机框架（MOF）膜的制备方法，所述制备方法包括：电沉积高活性金属层作为基底修饰层，为MOF膜的成核和生长提供活性位点，增强MOF与基底之间的相互作用；采用阴极电沉积，在修饰基底表面制备均匀连续的MOF膜。本发明专利技术所述制备方法不受导电基底限制，不仅能够有效解决MOF与基底表面不兼容，异质成核困难的问题，而且能够明显改善MOF本身导电性差，结构不稳定的缺点。本发明专利技术制备方法简单高效，普适性强，可实现工业化推广。所述方法制备得到的MOF膜，不仅在超级电容器方面显示出良好的倍率放电性能和循环稳定性，在电池、催化、传感器等领域也具有良好的应用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种金属有机框架膜的高效电沉积制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于金属有机框架膜制备
，具体涉及一种金属有机框架膜的活性金属修饰辅助阴极电沉积制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]金属有机框架（metal
‑
organic frameworks，MOF）是一种金属离子和有机分子自组装形成的新型多孔晶体材料，因其比表面积高，孔隙率高、结构可调和活性位点高暴露且分散均匀等优势，在能量存储和转换领域具有广阔的应用前景，成为新兴的超级电容器（SCs）电极材料。但MOF材料普遍存在自身结构不稳定和导电性差的问题，导致其倍率及循环稳定性受到影响。解决上述问题的有效途径是将MOF材料直接生长在导电基底上，不仅能够改善材料导电性，而且能够避免材料聚集，获得较高的电化学活性表面。同时，MOF生长在导电基底上可以直接作为电极使用，不需添加导电剂和粘性剂，从而降低电极的“死体积”，增加电极利用率。
[0003]电化学沉积是一种简单、高效的膜制备方法。通过这种方法，MOF可直接生长在导电基底上，形成自支撑电极。目前，大多采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属有机框架膜的高效电沉积制备方法，其特征在于如下的步骤进行：（1）基底前处理：将导电基底表面的污渍清洗干净，烘干待用；所选取的导电基底为碳布、碳纸、泡沫镍或不锈钢网；（2）高活性金属层修饰：采用两电极体系，以步骤（1）中导电基底为工作电极，Pt片为对电极，含有MOF金属源离子的溶液为电解液；对工作电极施加恒定电流，使活性金属层附着在导电基底表面，用去离子水和乙醇洗涤，备用；所述的高活性金属层为电化学沉积生成的Co、Ni、Fe或Mn多价态金属层；（3）MOF膜的阴极电沉积：采用两电极体系，将步骤（2）得到的活性金属修饰基底作为工作电极，Pt片作为对电极，含有相应金属离子和有机配体的溶液为电解液；对工作电极施加还原电压，导致电极附近的pH值升高，有机配体去质子化后，与金属离子自组装形成MOF晶核附着在电极表面，并原位生长形成均匀连续的MOF膜；所述的电沉积方法为阴极电沉积法，生成MOF的金属离子和有机配体均来源于电解液；所述的金属离子包括Co
2+
、Ni
2+
、Fe
2+
、或Mn
2+
离子中的一种及以上；有机配体为均苯三甲酸、对苯二甲酸、2,5
‑
二羟基对苯二甲酸等中的一种及以上。2.权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的施加恒定电流为
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1～0 A，施加恒定电流时间为1～1800 s。3.权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的高活性金属层为MOF膜的成核和生长提供活性位点，同时增强MOF与基底之间的相互作用。4.权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩燕，于跃，崔健，郑子朝，李德军，
申请(专利权)人：天津师范大学，
类型：发明
国别省市：