[發明專利]一種金屬有機框架材料涂層在納米結構基體表面的制備方法

有效

• 申請號: 202011040411.5
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112210787B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 謝佳樂;楊萍萍;黃躍龍
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B1/55;C25B11/085;C25B11/087;B01J31/22
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本發明公開一種金屬有機框架材料涂層在納米結構基體表面的制備方法，屬于涂層制備技術領域。所述金屬有機框架材料涂層在納米結構基體表面的制備方法，包括將待修飾的納米結構薄膜分別依次在金屬鹽溶液、去離子水、有機配體溶液及去離子水中浸泡一段時間，并多次循環上述過程，能夠得到涂層厚度不同的修飾納米結構薄膜。本發明提供的一種金屬有機框架材料涂層在納米結構基體表面的制備方法，相較于常用的水熱法，所述制備方法能夠實現在多孔材料表面共形和均勻地修飾納米級甚至分子級金屬有機框架材料涂層，且能夠精確控制涂層厚度，工藝簡單；所述制備方法制備的納米結構薄膜，能夠用于修飾光電極，該光電極具有優異和穩定的光解水制氫性能。

技術領域

本發明涉及涂層制備技術領域，特別涉及一種金屬有機框架材料涂層在納米結構基體表面的制備方法。

背景技術

涂層是一種涂于基體表面的具有保護性和功能性的薄膜，可起到防護、絕緣、裝飾等功能。涂層需要滿足功能性要求的同時，需具備在基體表面均勻性和連續性要求。常見涂層制備技術主要有等離子體噴涂、火焰噴涂、常溫噴涂、電鍍、化學鍍、化學氣相沉積和物理氣相沉積等技術。在上述各種涂層技術中，對于具有復雜納米結構的基體都較難達到涂層共形地包覆在表面，同時達到均勻性和連續性的要求；此外，各種涂層技術也會存在工藝復雜、設備昂貴、能耗嚴重等不足之處。

金屬有機框架材料是一類由無機金屬離子/團簇和有機配體通過配位鍵連接組成的新型無機-有機雜化材料，具有比表面積大、孔徑可調、孔隙率高、化學修飾好等諸多優點，已在氣體吸附與分離、催化、能量存儲、生物醫藥等領域表現出了優異的性能。由于催化反應屬于一類表面反應，需要精確控制金屬有機框架材料涂層在基體材料表面的厚度，并保持均勻性和連續性，而采用一般的涂層技術則無法實現。因此需要發展適宜金屬有機框架材料在基體材料尤其是多孔納米結構材料表面的涂層制備方法。到目前為止，對于金屬有機框架材料納米涂層的制備方法還沒有報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種金屬有機框架材料涂層在納米結構基體表面的制備方法，以解決傳統的涂層制備技術無法精確控制金屬有機框架材料涂層在基體材料表面的厚度，無法保持金屬有機框架材料涂層的均勻性和連續性的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種金屬有機框架材料涂層在納米結構基體表面的制備方法，包括：

S1：將待修飾的納米結構薄膜在金屬鹽溶液中浸泡一段時間，使金屬鹽溶液中的金屬陽離子吸附在納米結構薄膜表面；

S2：將S1中得到的薄膜在去離子水中浸泡一段時間，去除納米結構薄膜表面過量的陽離子；

S3：將S2中得到的薄膜在有機配體溶液中浸泡一段時間，使有機配體溶液中的陰離子與納米結構薄膜表面的金屬陽離子反應生成金屬有機框架材料分子；

S4：將S3中得到的薄膜浸泡在去離子水中，去除過量的離子，形成金屬有機框架材料涂層。

多次重復步驟S1-S4，即能夠在所述納米結構薄膜表面得到不同厚度的金屬有機框架材料涂層。

可選的，在步驟S1-S4中，浸泡的時間均為30～300s。

可選的，步驟S1-S4的環境溫度控制為25～120℃。

可選的，所述金屬鹽溶液和所述有機配體溶液的摩爾濃度均為0.01～1mol/L。

可選的，所述納米結構薄膜包括致密或多孔薄膜。

可選的，所述金屬鹽溶液中的金屬鹽為可水解的金屬鹽，包括硝酸鈷或乙酸鈷或硫酸鈷或氯化鈷。

可選的，所述有機配體溶液中的有機配體包括2，6-萘二羧酸二鉀鹽或間-四(4-羧苯基)卟啉或2-甲基咪唑或苯并咪唑或2，5-二羥基對苯二甲酸。