一种MOFs衍生纳米片自组装分级双层中空纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种MOFs衍生纳米片自组装分级双层中空NiCoO纳米棒材料及其制备方法。该方法包括：往金属盐溶液中加入表面活性剂，经加热、搅拌、离心和烘干，得到Co前驱体材料；将Co前驱体材料分散得到Co前驱体悬浊液，并向上述溶液中加入有机配体溶液，经加热、搅拌、离心和烘干，得Co

【技术实现步骤摘要】
一种MOFs衍生纳米片自组装分级双层中空纳米材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米中空材料的领域，具体涉及一种MOFs衍生纳米片自组装分级双层中空纳米材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属有机框架材料(Metal
‑
Organic Frameworks，MOFs)是近年来兴起的一类新型多孔类沸石材料，是由中心金属离子或金属簇与有机配体通过配位键自组装结合的、具有规则孔道的三维多孔材料。与传统多孔材料相比，MOFs材料具有高的比表面积、可控的孔径和可调的形貌。MOFs材料经热解可制备具有良好热稳定性和化学稳定性的多孔金属
‑
碳复合材料，在催化领域具有广阔的应用前景。
[0003]由于MOFs具有独特的空间结构以及可调变的化学组成，其近年来常被用作前驱体合成具有独特多壳中空纳米材料。然而，目前面临的主要问题之一是：通常要利用强酸、强碱辅助刻蚀或外加硬模板等途径构筑多壳结构，其步骤较为复杂且条件苛刻，一定程度上限制了此类MOFs衍生材料在催化领域中的应用。同时直接煅烧MOFs材料得到的中空纳米材料结构组分较为简单，导致其催化反应产物选择性较差。因此寻求简便且环保的制备双层中空结构纳米材料的方法，是材料研究工作者的一个挑战，也是社会发展需求向MOFs材料领域提出的更高要求。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种MOFs衍生纳米片自组装分级双层中空纳米棒材料及其制备方法。
[0005]本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。
[0006]本专利技术提供的MOFs衍生纳米片自组装分级双层中空纳米棒材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)将Co(C2H3O2)2和表面活性剂溶于乙醇中，得到混合溶液；
[0008](2)将步骤(1)混合溶液加热搅拌，离心烘干，得到Co前驱体；
[0009](3)将步骤(2)Co前驱体加入乙醇中，超声分散均匀，得到悬浊液A；将有机配体分散在乙醇中，得到溶液B；将悬浊液A与溶液B混合，加热搅拌，离心烘干，得到Co
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ZIF材料；
[0010](4)将步骤(3)Co
‑
ZIF材料加入乙醇，超声分散均匀得到悬浊液C；将Ni(NO3)2·
6H2O溶于水中，得到溶液D；将悬浊液C与溶液D混合，加热搅拌，离心烘干，并进行煅烧处理，得到所述MOFs衍生纳米片自组装分级双层中空NiCoO纳米棒材料。
[0011]进一步地，步骤(1)表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，金属盐与表面活性剂质量比为1:6
‑
5:1。
[0012]进一步地，步骤(2)加热搅拌的温度为60
‑
110℃，加热搅拌的时间为1
‑
2h。
[0013]进一步地，步骤(3)悬浊液A浓度为2
‑
8g/L。
[0014]进一步地，步骤(3)有机配体为2
‑
甲基咪唑，有机配体浓度为0.2
‑
0.8mol/L。
[0015]进一步地，步骤(3)加热搅拌的温度为80
‑
120℃，加热搅拌的时间为2
‑
4h。
[0016]进一步地，步骤(4)悬浊液C浓度为0.2
‑
0.6g/L，溶液D浓度为0
‑
0.1mol/L。
[0017]进一步地，步骤(4)所述加热温度为80
‑
90℃，所述加热时间为5
‑
20min。
[0018]进一步地，步骤(4)煅烧处理采用空气气氛；煅烧温度为250℃，煅烧处理的时间为2h，升温的速率为3℃/min。
[0019]本专利技术提供一种由上述的制备方法制得的MOFs衍生纳米片自组装分级双层中空纳米棒材料。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：
[0021](1)本专利技术提供的制备方法，操作简单、绿色环保，所使用的自模板是一种成本低廉和制备简单的纳米材料；
[0022](2)本专利技术提供的制备方法，由MOFs自模板原位水热衍生得到的纳米片组装的双层中空结构能在高温热解后有效保持，并在光催化实验中表现出优异的活性和稳定性；
[0023](3)本专利技术提供的制备方法，在制备过程中引入了镍元素，在保持原有先进纳米结构和催化活性上，进一步有效提高了一氧化碳产物的选择性，具备很高的实际应用价值。
附图说明
[0024]图1为实施例1得到的Co前驱体材料的SEM图片；
[0025]图2为实施例1得到的Co
‑
ZIF材料的SEM图片；
[0026]图3为实施例1得到的1#NiCoO材料的TEM图片；
[0027]图4为实施例1得到的1#NiCoO材料的TEM图片；
[0028]图5为实施例1得到的1#NiCoO材料，实施例2得到的1#NiCoO材料及实施例3得到的3#NiCoO复合材料的PXRD曲线；
[0029]图6为实施例4得到的Co前驱体材料的SEM图片；
[0030]图7为实施例5得到的Co前驱体材料的SEM图片；
[0031]图8为实施例6得到的Co
‑
ZIF材料的SEM图片；
[0032]图9为实施例7得到的Co
‑
ZIF材料的SEM图片；
[0033]图10为实施例1得到的1#NiCoO材料光催化CO2还原反应性能测试结果图。
[0034]图11为实施例3得到的3#NiCoO材料光催化CO2还原反应性能测试结果图。
具体实施方式
[0035]以下结合实例对本专利技术的具体实施作进一步说明，但本专利技术的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
[0036]实施例1
[0037]本实施例提供了一种MOFs衍生纳米片自组装分级双层中空纳米棒材料的制备方法，包括如下步骤：
[0038](1)将0.5gCo(C2H3O2)2和0.5g表面活性剂加入200mL乙醇中，超声分散5min得到混合溶液；
[0039](2)将步骤(1)的混合溶液置于85℃搅拌2h，得到Co前驱体悬浊液，将所得的Co前驱体悬浊液进行离心分离、并用乙醇充分洗涤，最后置于60℃烘箱干燥12h得到Co前驱体材料；
[0040](3)称取20mg步骤(2)中得到的Co前驱体分散至10mL乙醇中，超声3min得到粉红色悬浊液A；将4.0g有机配体加入150mL乙醇中溶解，得到无色透明溶液B；将所述悬浊液A与溶液B混合，置于110℃加热2h，得到Co
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ZIF悬浊液，将所得的Co
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ZIF悬浊液用4000r/min离心1mi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MOFs衍生纳米片自组装分级双层中空纳米棒材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将Co(C2H3O2)2和表面活性剂溶于乙醇中，得到混合溶液；(2)将步骤(1)得到的混合溶液加热搅拌，离心烘干，得到Co前驱体；(3)将步骤(2)所述Co前驱体加入乙醇中，超声分散均匀，得到悬浊液A；将有机配体分散在乙醇中，得到溶液B；将所述悬浊液A与所述溶液B混合，加热搅拌，离心烘干，得到Co
‑
ZIF材料；(4)将步骤(3)所述Co
‑
ZIF材料加入乙醇，超声分散均匀得到悬浊液C；将Ni(NO3)2·
6H2O溶于水中，得到溶液D；将所述悬浊液C与所述溶液D混合，加热搅拌，离心烘干，并进行煅烧处理，得到所述MOFs衍生纳米片自组装分级双层中空NiCoO纳米棒材料。2.根据权利要求1所述的MOFs衍生纳米片自组装分级双层中空纳米棒材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述Co(C2H3O2)2与所述表面活性剂质量比为1:6
‑
5:1。3.根据权利要求1所述的MOFs衍生纳米片自组装分级双层中空纳米棒材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述加热搅拌的温度为60
‑
110℃，所述加热搅拌的时间为1
‑
2h。4.根据权利要求1所述的MOFs衍生纳米片自组装分级双层中空纳米棒材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述悬浊液A浓度为2
‑
8g/L。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李映伟，钱干，王枫亮，房瑞琪，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：