[發明專利]一種碳布上負載Fe-MOF納米陣列的合成方法

有效

• 申請號: 201910139425.3
• 申請日: 2019-02-25
• 公開（公告）號: CN109706739B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 邱祖民;亢敏霞;寧峰;張健;馬長坡
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: D06M15/37
• 分類號: D06M15/37;D06M101/40
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 胡群

本發明提供了一種碳布上負載Fe?MOF納米陣列的合成方法，包括以下步驟：S1：先將碳布放置于含有氯化鐵與硫酸鈉的水溶液中，在高壓反應釜中進行反應，將經過上述處理的碳布依次用去離子水和乙醇反復洗滌，并進行干燥處理；S2：最后將S1干燥處理后的碳布放入含有氯化鐵和對苯二甲酸的DMF溶液中，在一定溫度下進行反應，將經過上述處理的碳布依次用DMF和乙醇反復洗滌，并進行干燥處理，得到碳布上負載Fe?MOF納米陣列。本發明提供的方法能夠制備得到碳布上均勻負載Fe?MOF納米陣列。而且，本發明提供的方法工藝簡單，成本低，易于產業化推廣。

技術領域

本發明屬于材料合成方法領域，尤其涉及一種碳布上負載Fe-MOF納米陣列的合成方法。

背景技術

碳布為“碳纖維布”的簡稱，是一種由碳纖維交錯組成，含碳量在95％以上的新型纖維材料。它不僅具有碳材料固有的特性，又兼具紡織纖維的柔性和可加工性，具有比強度高，抗蠕變性好，密度低，化學穩定性好，熱膨脹系數低及電傳導性高等一系優異的性能。

金屬有機框架(MOFs)是由金屬離子/金屬簇與有機配體形成的一種網狀結構的晶型多孔材料。與傳統的無機多孔材料相比，其孔徑可調，孔隙率和比表面積更大，可變的功能基團配體和金屬離子/金屬簇導致了MOFs結構和功能的多樣性。在結構上，可以制備一維(1-D)，二維(2-D)或三維(3-D)MOFs；在性能上，通過組合不同的金屬離子/離子簇和有機配體、調整孔徑來改善其性能以滿足各種預期應用。因此，近些年在氣體存儲、吸附與分離、催化反應、能源儲存、生物傳感器和藥物輸送等方面得到了廣泛的應用。此外，過渡金屬(Fe)離子在與有機配體配位時具有許多配位數，因此它們可用于設計和合成各種新型MOF。并且鐵元素在地球上分布廣泛，占地殼含量的5.1％，在世界元素分布中排名第四。

然而，由于碳布表面光滑，Fe-MOF的顆粒比較大，他們之間的結合力比較差。到目前，還沒有發現碳布上負載Fe-MOF陣列的報道。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種碳布上負載Fe-MOF納米陣列的合成方法，包括以下步驟：

S1：先將碳布放置于含有氯化鐵與硫酸鈉的水溶液中，在高壓反應釜中進行反應，將經過上述處理的碳布依次用去離子水和乙醇反復洗滌，并進行干燥處理；

S2：最后將S1干燥處理后的碳布放入含有氯化鐵和對苯二甲酸的DMF溶液中，在一定溫度下進行反應，將經過上述處理的碳布依次用DMF和乙醇反復洗滌，并進行干燥處理，得到碳布上負載Fe-MOF納米陣列；

其中，氯化鐵與硫酸鈉的摩爾比為1∶1～3∶1。

優選地，所述氯化鐵與硫酸鈉的摩爾比為1∶1，2∶1，3∶1。

其中，所述步驟S1中，第一步反應的溫度為100～160℃，時間為3～24h。

優選地，第一步反應的溫度為100℃，120℃，140℃，160℃，時間為3h，6h，12h，24h。

其中，所述步驟S1中，干燥處理的溫度為50～80℃，時間為8～20h。

優選地，干燥處理的溫度為55℃，60℃，65℃，70℃，75℃，時間為9h，10h，11h，12h，13h，14h，15h，16h，17h，18h，19h。

其中，干燥處理可普通干燥，可真空干燥，也可冷凍干燥。

其中，所述步驟S2中，第一步反應的溫度為90～160℃，時間為6～48h。

優選地，第一步反應的溫度為100℃，120℃，140℃，160℃，時間為6h，12h，24h，36h，48h。

其中，所述步驟S2中，干燥處理的溫度為45～75℃，時間為10～15h。