[發明專利]一種Co-BDC/MXene納米復合材料、制備方法及應用

在審

• 申請號: 202211330283.7
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115684303A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 陳慶彩;劉歡;劉文昊;程靜雯
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;C01B32/914;C01B21/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 崔方方

本發明公開了一種Co?BDC/MXene納米復合材料、制備方法及應用，屬于氣體傳感器領域。本發明提供一種Co?BDC/MXene納米復合材料及應用，Co?BDC/MXene基傳感器對丙酮氣體具有良好的敏感度，具有低的檢測限和較廣的檢測范圍。Co?BDC/MXene復合材料相比于純MXene材料穩定性也有所提高，所以Co?BDC/MXene基丙酮傳感器的穩定性會更優。同時由于MXene材料良好的柔韌性和可塑性，Co?BDC/MXene復合材料具有制備出柔性可穿戴式氣體傳感器的可能性。最后，Co?BDC/MXene復合材料相較于傳統MOFs的導電性獲得了明顯的改進。

技術領域

本發明屬于氣體傳感器領域，尤其是一種Co-BDC/MXene納米復合材料、制備方法及應用。

背景技術

氣體傳感器作為人類感官的延伸，在環境檢測、食品安全、工業安全及航空航天等多個領域具有廣闊的應用前景。氣敏材料作為氣體傳感器最核心的器件，開發出對于目標氣體具有高敏感度、高穩定性、高選擇性、低功耗及低響應時間的氣敏材料是人們迫切需要的。

MXene納米材料是一類具有二維層狀結構的金屬碳化物和金屬氮化物材料，由于它和石墨烯類似的結構，又被稱為“類石墨烯”。這種材料具有較大的比表面積，加上材料表面存在大量官能團，所以該材料可以為氣體吸附和表面反應提供豐富的活性位點。據報道，Lee等首次發現了Ti₃C₂MXene具有良好的氣敏性能，并且最佳工作溫度相比于常見的半導體氣敏材料低很多，即使在室溫條件下也展現出不錯的氣敏性能。但由于MXene材料表面官能團的存在和一些其它原因，MXene材料在氧化性氣氛中容易發生氧化反應從而導致二維結構的坍塌，因此MXene材料用于氣敏材料存在穩定性較差的缺點，這嚴重限制了MXene材料在傳感器領域的進一步發展。

目前常見的以金屬氧化物半導體材料作為敏感材料的氣體傳感器存在氣敏性較低，電導率低，工作溫度高，能耗大，響應/恢復時間長等缺點，從而限制了氣體傳感器的應用。MOFs材料雖然具有較大的比表面積，多的活性位點等優勢外，但它的電導率較差的缺點使它在氣體傳感器方面難以進一步發展。

發明內容

本發明為了進一步提升現有氣敏材料的性能，提供了一種Co-BDC/MXene納米復合材料、制備方法及應用。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種Co-BDC/MXene納米復合材料的制備方法，包括以下操作：

將MXene分散于N，N-二甲基甲酰胺中，之后加入Co(NO₃)₂·6H₂O，進行靜電吸附自組裝，得到混合液；

將對苯二甲酸的DMF溶液分散在混合液中，再依次加入乙醇和水，混合后作為前驅體；

將前驅體置于反應釜內，充入惰性氣體，之后在溫度為140℃反應12h，反應結束后收集沉淀物，得到Co-BDC/MXene納米復合材料。

進一步的，每15ml N，N-二甲基甲酰胺中分散有0.035g MXene和0.291gCo(NO₃)₂·6H₂O；

在對苯二甲酸的DMF溶液中，每10ml DMF中分散有0.166g對苯二甲酸。

進一步的，將對苯二甲酸的DMF溶液分散在混合液中時，按照每15ml N，N-二甲基甲酰胺對應10ml DMF進行混合。

進一步的，加入乙醇和水時，每15ml N，N-二甲基甲酰胺加入2ml乙醇和2ml水。

一種Co-BDC/MXene納米復合材料，其特征在于，根據本發明所述的制備方法制備得到。