[發明專利]鎘金屬-有機框架材料、制備方法和自驅動電催化應用

在審

• 申請號: 202310089928.0
• 申請日: 2023-02-09
• 公開（公告）號: CN116082656A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 黃超;張強;張瑩瑩;米立偉;張躍;劉賽威;王斐;王丹丹
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C25B3/27;C25B3/11;H02N1/04
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨

1.一種鎘金屬-有機框架材料，其特征在于，所述鎘金屬-有機框架材料Cd-MOF的分子結構為[Cd(BBPD)(4,4?-bpe)H₂O]_n，n=∞，屬于單斜晶系，空間群為P-1，晶胞參數為a=10.2641(9)?，α=80.68(0)，b=14.0073(13)?，β=77.85(0)，c=20.2722(18)??，γ=89.15(0)。

2.根據權利要求1所述的鎘金屬-有機框架材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將Cd(NO₃)₂·4H₂O、配體H₄CBBD和橋連配體4,4?-bpe加入水和乙腈組成的混合溶劑中，攪拌混合均勻得到混合液；其中Cd(NO₃)₂·4H₂O、配體H₄CBBD和橋連配體4,4?-bpe的摩爾比為2:1:2；以0.1?mmol?Cd(NO₃)₂.4H₂O為基準，需要水10-15?mL、乙腈2-3?mL；

（2）將步驟（1）中所得的混合液放入聚四氟內襯反應釜，裝填好的反應釜放入烘箱進行水熱反應，反應結束后降溫并關閉烘箱，等待自然冷卻至室溫，然后過濾、靜置，自然烘干得到Cd-MOF顆粒即為鎘金屬-有機框架材料。

3.根據權利要求2所述的鎘金屬-有機框架材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中水熱反應的溫度為160-170℃，水熱反應的時間為60-72?h。

4.根據權利要求2所述的鎘金屬-有機框架材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中以5℃/h的速率降至80℃后停止降溫并關閉烘箱。

5.利用權利要求1所述的鎘金屬-有機框架材料Cd-MOF作為摩擦電極材料構筑的Cd-MOF-TENG。

6.權利要求5所述的Cd-MOF-TENG在自驅動電催化中的應用，其特征在于：利用Cd-MOF-TENG的穩定輸出特性搭建電催化有機反應，實現位點選擇性電催化芳基化合物的溴化反應，包括以下步驟：

1）利用鎘金屬-有機框架材料Cd-MOF制備摩擦納米發電機的正極極片；

2）利用聚偏氟乙烯制備摩擦納米發電機的負極極片；

3）將步驟1）與步驟2）中制備得到的正、負極片裝配到摩擦納米發電機上組裝成粉末Cd-MOF-TENG器件，并將輸出的電流通過電線輸出到電催化裝置上；其中，輸出正極和負極分別連接在兩根鉑棒上。

7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于：所述的電催化裝置兩端均為鉑片電極，裝置溶液為有機混合溶液、60%的溴化鈉溶液和催化量的氫溴酸溶液組成；在不施加外電路下，兩片面積為10?mm²的鉑片作為陽極和陰極，有機物溶解于氯仿中得到有機混合溶液，將配置好的有機混合溶液轉移到電解池中，兩個鉑電極置于水相中，磁力攪拌器以一定的速度單獨攪拌有機相，進行電催化得到溴化反應后的產物。

8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于：磁力攪拌器以30-40?r/min的速度勻速攪拌有機相，整個反應裝置在0℃環境下進行電催化反應。