[發明專利]一種過渡金屬氧化物/硫化物納米復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710182142.8
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106966443B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 詹紅兵;張超琦
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C01G53/04
• 分類號: C01G53/04;C01G53/11;C01G51/04;C01G51/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;林文弘

本發明公開了一種過渡金屬氧化物/硫化物納米復合材料的制備方法，首先采用室溫靜置的方法以過鈷、鎳過渡金屬離子與鐵氰化鉀有機配體結合，制備出普魯士藍衍生物納米立方體；然后在水溶液中加入硫化鈉進行硫化反應，得到具有硫化外殼的普魯士藍衍生物納米立方體；接著再煅燒處理后得到具有核殼結構的MOF基過渡金屬氧化物/硫化物納米立方體復合材料。本發明制得的過渡金屬氧化物/硫化物納米立方體復合材料突破了傳統MOF基復合材料的結構大多為簡單球型空心結構的限制，其結構為具有核殼結構的納米立方體，尺寸均勻，在MOF基過渡金屬復合物的制備方法中具有廣泛的應用性，在超級電容器和鋰離子電池等領域有較大的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種過渡金屬氧化物/硫化物納米復合材料的制備方法，屬于納米材料制備技術領域。

背景技術

MOF材料由于其規則的晶體結構，可調控的孔隙結構以及開放的活性位點等優點吸引了人們的關注。作為一種新型的納米材料，在MOF材料領域，具有不同成分結構的核殼空心結構顯示出了一定的優勢。與普通的實心納米粒子不同，空心納米材料可以有效利用空心體積和高比表面積的優勢，并且由于這種復雜的空心材料的結構穩定，可以有效提升電化學性能，實現在能源存儲以及電化學催化領域內的廣泛應用。

目前合成這種復雜的空心核殼結構材料的方法主要是由模版法，根據使用模板的不同，可分為硬模版法和軟模版法。硬模版法首先制備內層的核隨后包覆上硬模版，之后生長外殼材料去除中間的模版才能得到空心核殼材料，方法較為復雜。軟模版法是利用一些自組裝易去除的類似于囊泡一樣的材料作為模版，但是較為難控制反應的進程并且不易得到形狀規則的核殼空心材料。目前，在MOF材料領域，盡管最近有許多報道制備出MOF基核殼結構的納米材料（見文獻Huo J, Marcello M, Garai A, et al. MOF-Polymer CompositeMicrocapsules Derived from Pickering Emulsions. Advanced Materials, 2013, 25(19): 2717-2722.），但是通常來看該法均受到兩個方面的限制，首先是制備的大多數均為簡單的球型空心結構，很少看到其他復雜形狀和結構；其次得到的MOF材料具有很寬的尺寸分布。因此利用MOF材料制備結構規整、尺寸均一的空心核殼結構的納米材料依然是一種挑戰。

發明內容

本發明的目的在于為了克服現有技術的存在的不足，提供了簡單易行的核殼結構MOF基過渡金屬氧化物/硫化物納米立方體復合材料的制備方法，利用室溫靜置的方法以過鈷、鎳過渡金屬離子與鐵氰化鉀有機配體結合，制備出普魯士藍衍生物納米立方體；然后通過硫化和煅燒處理，得到具有核殼結構、尺寸均勻的過渡金屬氧化物/硫化物納米立方體復合材料。本發明制得的過渡金屬氧化物/硫化物納米立方體復合材料突破了傳統MOF基復合材料的結構大多為簡單球型空心結構的限制，其結構為具有核殼結構的立方體，尺寸均勻，并且本發明的方法簡單易行，在MOF基過渡金屬復合物的制備方法中具有廣泛的的應用性，可在超級電容器和鋰離子電池等領域有較大的應用前景。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種過渡金屬氧化物/硫化物納米復合材料的制備方法，采用室溫靜置生長后進行硫化和煅燒處理的方法得到該復合材料。具體實現方法為：首先在室溫靜置的條件下以過鈷、鎳過渡金屬離子與鐵氰化鉀有機配體結合，制備出普魯士藍衍生物納米立方體；然后通過硫化鈉的硫化反應和保護氣氛煅燒處理，得到具有核殼結構、尺寸均勻的過渡金屬氧化物/硫化物納米立方體復合材料。

該方法具體包括如下步驟：

（1）稱取66～132 mg K₃[Fe(CN)₆]加入到20～40 ml去離子水中配制成溶液；