[發明專利]一種CuTCNQ@CuBTC核殼材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011095008.2
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112225914B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 孟春鳳;陳晗韜;袁愛華
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: C08J3/12
• 分類號: C08J3/12;C08L87/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 金詩琦

本發明公開了一種CuTCNQ@CuBTC核殼材料及其制備方法，所述核殼材料結構為CuTCNQ均勻地包覆在CuBTC外表面。所述制備方法，包括以下步驟：(1)將BTC的甲醇溶液滴加到三水合硝酸銅與聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中，靜置得藍色沉淀，離心洗滌干燥得CuBTC粉末；(2)將7,7,8,8?四氰基對醌二甲烷和碘化鋰混合到已脫氣的乙腈溶液中，氮氣回流后冷卻，過濾洗滌，烘干得到紫色LiTCNQ；(3)將LiTCNQ溶液加入到CuBTC分散液中，離心，沉淀洗滌干燥，得到核殼結構CuTCNQ@CuBTC。本發明的復合材料電導率提高到了10^?7S/cm；反應進程更加容易控制，產物提純更加容易。

技術領域

本發明涉及核殼材料及其制法，具體為一種CuTCNQ@CuBTC核殼材料及其制備方法。

背景技術

隨著化石燃料日益消耗，尋找其他可替代的能源轉化與存儲方式成為了研究的熱點，以鋰離子電池、超級電容器等為代表的可循環利用的綠色能源器件受到了科研工作者極大的關注，對這些能源器件的研究也促進了電化學學科的進一步成熟。在這些能源存儲與轉化方式中，電極材料的選擇對器件的運行效率和壽命有極大影響。金屬有機骨架材料由于具有豐富的多級孔道、結構可調、易于設計合成、含有豐富的過渡金屬離子和有機配體，近年來在電化學儲能和電催化領域都備受矚目，是研究的熱點材料之一。但金屬有機骨架材料本征的低電導率導致其作為電極材料時電子傳輸效率較低，嚴重影響了其在電化學領域的應用，尤其是大電流密度下的工作能力。以均苯三酸銅為例，其電導率僅為10^-9S/cm。因此如何提高金屬有機骨架材料的電導率是影響其進一步提高性能以廣泛應用于電化學儲能、電催化領域的重要環節。

2014年，Talin等在活化后的均苯三酸銅中引入了具有電荷轉移能力的客體7,7,8,8-四氰基對醌二甲烷，大大提高了均苯三酸銅的電導率(Science 2014,343(6166):66-69)，然而此方法制備過程較繁瑣，涉及高溫和真空等操作難度較大的步驟，且填充客體后，孔道被填充，改變了均苯三酸銅的多孔性。

因此，如何在保留金屬有機骨架材料多孔性的前提下，提高其導電性能的問題亟待解決。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種導電性好的CuTCNQ@CuBTC核殼材料，本發明的另一目的是提供一種在溶液中進行、條件溫和、操作簡便、易于分離的CuTCNQ@CuBTC核殼材料的制備方法。

技術方案：本發明所述的一種CuTCNQ@CuBTC核殼材料，CuTCNQ均勻地包覆在CuBTC外表面。

上述CuTCNQ@CuBTC核殼材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)均苯三酸銅(CuBTC)的制備：將三水合硝酸銅與聚乙烯吡咯烷酮溶解于甲醇溶劑中，再配制均苯三酸的醇溶液，在攪拌下將均苯三酸的醇溶液緩慢滴加到三水合硝酸銅與聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中，待滴加結束后，將所得混合溶液在室溫下靜置，得到藍色沉淀，將沉淀離心分離，用甲醇洗滌多次后干燥得到CuBTC粉末；

(2)7,7,8,8-四氰基對醌二甲烷化鋰(LiTCNQ)的制備：將7,7,8,8-四氰基對醌二甲烷和碘化鋰混合加入到已脫氣的乙腈溶液中，在氮氣下70～80℃回流，冷卻后，過濾分離出紫色粉末并用乙腈洗滌多次，80～90℃烘干得到紫色LiTCNQ；

(3)CuTCNQ@CuBTC復合材料的制備：分別配制LiTCNQ溶液和CuBTC分散液，將LiTCNQ溶液加入到CuBTC分散液中進行原位反應，反應結束后離心分離，將沉淀洗滌后放入烘箱干燥，得到核殼結構CuTCNQ@CuBTC。

進一步地，所述步驟(1)中，三水合硝酸銅的濃度為10～20mg/mL，聚乙烯吡咯烷酮的濃度為5～8mg/mL；三水合硝酸銅和均苯三酸的摩爾比為3:2。