[發明專利]高分散石墨烯負載Zn基金屬有機骨架復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201811292496.9
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109486210B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 楊素玲;李剛;劉盼盼;郭紫玲;王宇欣;譚瑞凡
• 申請（專利權）人: 安陽師范學院
• 主分類號: C08L87/00
• 分類號: C08L87/00;C08L39/06;C08K3/04;C08G83/00
• 代理公司: 安陽金泰專利代理事務所(普通合伙) 41150
• 代理人: 王暉

高分散石墨烯負載Zn基金屬有機骨架復合材料的制備方法，包括如下步驟：A：等體積量的的氧化石墨烯溶液與殼聚糖溶液均勻混合，得到棕黃色的溶液；將溶液轉移至80oC～95oC的水浴中，攪拌4 h～6 h,產物離心、于N，N?二甲基甲酰胺中超聲分散，得高分散性的石墨烯；B：在步驟A得到的高分散石墨烯中加入Zn(NO₃)₂·6H₂O 200 mg～500mg、2?甲基咪唑200mg～500mg、PVP 1g～4g、甲醇150ml～500ml，反應10～13h，反應沉淀物經離心、洗滌、干燥，得高分散石墨烯負載Zn基金屬有機骨架復合材料。本高分散石墨烯負載Zn?MOF復合材料在多個方面具有潛在的應用價值。

技術領域

本發明涉及一種高分散石墨烯負載Zn基金屬有機骨架復合材料的制備方法，屬于化學領域。

背景技術

石墨烯由于其較好的生物兼容環境，高的電子傳導性以及較多的化學活性位點，受到科研工作者極大地重視；但石墨烯在水溶液及有機溶劑中具有較低的分散度，容易團聚成大顆粒，這不僅降低了石墨烯與其它材料進行復合的活性位點，還能影響了石墨烯與其它材料間的相互作用，不能有效改善復合材料的催化性能。因此有必要繼續探索高分散石墨烯負載Zn基金屬有機骨架的制備方法，以充分發揮石墨烯在復合材料中的優異性能。

Zn基金屬有機骨架電極材料具有較高的比電容量，并且Zn²⁺屬于硬路易斯酸，與羧基具有較強的結合力，結構穩定性較強，是一類新穎的電極材料，但由于MOF材料自身的局限性，如顆粒較大，不易均勻分散，導電率較低，穩定性差，限制了其在電化學中的應用。理想的策略是與導電性能較好的材料復合以改善其局限性。石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀納米結構材料，具有高的比表面積（2630 m²/g）和高的電子傳輸效率。相關研究證明：將MOF材料復合在石墨烯上，可以有效的抑制MOF顆粒的團聚；同時MOF材料在石墨烯上可以有效的改善該復合物的性能，體現出它們的協同效應。

目前，在專利（CN105713024A）中公開了一種基于Zn^Ⅱ的金屬有機骨架及其制備方法和應用；該發明涉及采用ZnCl₂為可溶性鹽，三聯苯-六羧酸為有機配體， N, N-二甲基甲酰胺為溶劑，于高溫358K下，高溫高壓反應3天，得到目標產物，該發明金屬有機骨架，具有熒光效應。由于Zn-MOF的顆粒較大，不易均勻分散，導電率較低，穩定性差，限制了其在電化學中的應用。理想的策略是與導電性能較好的材料復合，如與石墨烯復合，以改善其局限性。在專利（CN 105355873B）中公開了一些將Fe基MOF材料與石墨烯復合制備電極材料的報道，通過N,N-二甲基甲酰胺有機或去離子水溶解直接分散石墨烯，再與Fe³⁺和對苯二甲酸混合于高溫120℃～170℃，2 h～24 h長時間，經過水熱反應制備了Fe金屬有機骨架（Fe-MOF）/石墨烯電極材料。然而，石墨烯在水溶液及有機溶劑中具有較低的分散度，容易團聚成大顆粒，石墨烯優異的性能不能充分的體現出來。因此有必要繼續探索低溫省時的高分散石墨烯負載Zn基金屬有機骨架的制備方法，以充分發揮石墨烯在復合材料中的優異性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫、省時、高分散石墨烯負載Zn基金屬有機骨架復合材料的制備方法。

本發明所提供的高分散石墨烯負載Zn基金屬有機骨架復合材料的制備方法，包括如下步驟：

A：高分散石墨烯的制備：本步驟中所用到的各物料采用下述量或采用與下述量相同的比例，100 mL～300 mL等體積量的1 mg/mL的氧化石墨烯溶液與0.5 wt%殼聚糖溶液均勻混合，直到得到一均勻的棕黃色的溶液；隨后，將溶液轉移至80oC～95 oC的水浴中，劇烈攪拌4 h～6 h, 直到溶液顏色由棕黃色完全轉變成黑色；離心分離，水洗2～3次，無水乙醇洗滌2～3次，將產物于N，N-二甲基甲酰胺中超聲分散，超聲功率和頻率分別為100W和40KHz，得到高分散性的石墨烯；