[發(fā)明專利]一種多電極電沉積MOF膜裝備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510569727.6
• 申請(qǐng)日: 2015-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN105200477A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟令波;翟文禮;趙永男;余建國(guó);莫貞彪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D5/54
• 分類號(hào): C25D5/54;C25D17/12
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電沉積裝備，具體說(shuō)是一種多電極電沉積制備MOF膜裝備。

背景技術(shù)

金屬有機(jī)骨架材料(MOF)，通常指金屬離子或金屬簇與有機(jī)配體通過(guò)自組裝過(guò)程形成具有周期性無(wú)限網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶態(tài)材料，作為新興多孔材料得一員，MOF材料集合無(wú)機(jī)多孔材料和碳基多孔材料的許多優(yōu)點(diǎn)，如良好的機(jī)械穩(wěn)定性，較高的空隙率，較大的比表面積，較高的滲透率，和優(yōu)良的質(zhì)子傳導(dǎo)能力等，使得它具有廣闊的應(yīng)用前景，成為了科研的熱點(diǎn)。如今，MOF膜的實(shí)驗(yàn)室制備大部分停留在水熱法以及各類改進(jìn)辦法上。但是水熱法可不可控性以及周期長(zhǎng)等特點(diǎn)使得MOF生產(chǎn)效率并不高，電沉積法在銅網(wǎng)上生長(zhǎng)MOF已有文獻(xiàn)報(bào)道，相對(duì)于片狀的載體，管狀的表面積大，容易組裝成組件，有更高的應(yīng)用價(jià)值。管狀材料由于自身形狀問(wèn)題，使得受力在其表面不均，很難得到致密均勻的薄膜。通過(guò)電沉積辦法形成均勻電場(chǎng)，管材各部分受力均勻，更容易形成高質(zhì)量、牢固的MOF膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)空缺，研發(fā)一種多電極電沉積制備MOF膜裝備，本發(fā)明制作簡(jiǎn)單，組合方便，工作效率高等特點(diǎn)；對(duì)于通過(guò)電沉積辦法在管狀材料表面生長(zhǎng)MOF膜有重要應(yīng)用價(jià)值。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種多電極電沉積法制備MOF膜的裝備，包括結(jié)構(gòu)組合架、陽(yáng)極、陰極等，結(jié)構(gòu)組合架由上下兩個(gè)聚四氟圓板、聚四氟連接體、聚四氟圓柱組成；陽(yáng)極為圓柱陽(yáng)極，在整個(gè)結(jié)構(gòu)組合架的上下聚四氟圓板中設(shè)有可用于嵌插圓柱陽(yáng)極的孔道以及凹槽，圓柱陽(yáng)極的排布由到陰極間距離以及各圓柱陽(yáng)極間距離實(shí)際需要而定，圓柱陽(yáng)極由高純紫銅棒加工而成；陰極為管狀碳材料或者其他導(dǎo)電材料，其通過(guò)聚四氟圓板(上)孔道嵌插在聚四氟板(下)的環(huán)形凹槽中，管狀陰極均勻分布在陽(yáng)極形成的圓形電場(chǎng)中。

所述的圓柱陽(yáng)極為成膜材料供體，所述的管狀陰極為成膜材料的載體。

所述的圓柱陽(yáng)極均為高純度紫銅(銅含量≥99.9％)加工而成，直徑5-6mm，高度65-70mm，距離管狀陰極中心14-15mm。

所述的管狀陰極為導(dǎo)電碳管，碳管表面分布有10-30μm的孔。

所述的管狀陰極的表面光滑或粗糙。

所述的結(jié)構(gòu)組合架材質(zhì)均為聚四氟板材或耐酸堿橡膠。

所述的環(huán)形凹槽直徑與管狀陰極直徑相同，深度為3-4mm。

所述的5個(gè)聚四氟圓柱之間形成的間隙能容納磁力攪拌的磁子。

所述的聚四氟圓柱直徑6-8mm，深度10mm。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)該裝備制作簡(jiǎn)單，組合方便，成本低廉。2)采用多陽(yáng)極電極均勻分布在陰極管周圍，形成均勻電場(chǎng)，陰極周圍電流密度均勻，有利于陰極涂層的完整鍍覆。3)裝置5支柱之間設(shè)有磁子攪拌系統(tǒng)，有效的消除電解液中的濃差極化，大大提高了陰極電流密度的上限值，使鍍層整平。4)以聚四氟或耐酸堿橡膠作為整個(gè)裝備的整體構(gòu)架，陰陽(yáng)極便于提取，特別對(duì)于陽(yáng)極耗材的更換有重要意義。5)圓形陽(yáng)極和管狀陰極根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要可以進(jìn)行功能置換，即圓形陽(yáng)極充當(dāng)陰極，而管狀陰極充當(dāng)陽(yáng)極，這對(duì)于沉積MOF起到重要作用，同時(shí)減少實(shí)驗(yàn)的成本。6)此裝置還可用于其他相關(guān)金屬配合物的制備。

附圖說(shuō)明

以下結(jié)合實(shí)際實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明裝置進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1是多電極電沉積制備MOF膜裝備的局部結(jié)構(gòu)視圖；

圖2是組合式電沉積MOF膜裝備的局部結(jié)構(gòu)視圖；

圖3是組合式電沉積MOF膜裝備的立體結(jié)構(gòu)視圖；

圖4是經(jīng)過(guò)組合式電沉積MOF膜裝備沉積的Cu-BTC膜的環(huán)境掃描圖。

圖中：1、聚四氟圓板(上)；2、聚四氟圓板(下)；3、聚四氟圓柱；4、聚四氟連接體；5、孔道；6、圓柱陽(yáng)極；7、環(huán)形凹槽；8、凹槽；9、聚四氟圓板(上)孔道；10、管狀陰極。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：如圖1、2、3所示，本發(fā)明涉及一種多電極電沉積法制備MOF膜的裝備，包括結(jié)構(gòu)組合架、陽(yáng)極、陰極等，結(jié)構(gòu)組合架由上下兩個(gè)聚四氟圓板1和2、4個(gè)聚四氟連接體4、5個(gè)聚四氟圓柱3組成；陽(yáng)極為12個(gè)圓柱陽(yáng)極6組合，在整個(gè)結(jié)構(gòu)組合架的上下聚四氟圓板1和2中設(shè)有可用于嵌插圓柱陽(yáng)極的孔道5以及凹槽8，圓柱陽(yáng)極6的排布由到陰極間距離以及各圓柱陽(yáng)極間距離實(shí)際需要而定，圓柱陽(yáng)極6由高純紫銅棒加工而成；陰極10為管狀碳材料或者其他導(dǎo)電材料，其通過(guò)聚四氟圓板(上)孔道9嵌插在聚四氟板(下)的環(huán)形凹槽7中，管狀陰極10均勻分布在陽(yáng)極6形成的圓形電場(chǎng)中。