CN110643048A

CN110643048A - 一种钴镍双金属mof纳米管的制备方法

Info

Publication number: CN110643048A
Application number: CN201910891099.1A
Authority: CN
Inventors: 杨兆艳; 徐波; 王晓梅
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: University of Jinan
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2020-01-03

Abstract

本发明涉及一种钴镍双金属MOF纳米管及其制备方法，属于新型纳米功能材料制备领域。本发明所用材料合成方法为溶液法。具体步骤如下：以N,N‑二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂，分别配制一定浓度的硝酸钴、硝酸镍、三乙烯二胺溶液。然后分别取一定体积上述所得溶液加入到N,N‑二甲基甲酰胺和乙二醇混合溶剂中，在搅拌均匀后向其中加入一定质量的对苯二甲酸固体并超声使其溶解。将上述所得溶液混合后转移到烘箱中加热反应后，经离心、洗涤并真空干燥后得到所述产品。本发明制备方法简便易行，所用原料成本低，实验条件温和适合大规模生产。

Description

一种钴镍双金属MOF纳米管的制备方法

技术领域

本发明涉及一种含有钴镍两种金属的金属有机骨架纳米管及其制备方法，属于新型无机纳米功能材料技术领域。

背景技术

金属有机骨架(Metal-organic frameworks, MOFs)具有结构高度有序、比表面积大、孔隙率高、组成与结构易于调控等诸多优点，使其在催化、传感及能源转化等领域都表现出优异的性能，具有良好的应用价值。但是一般利用水热溶剂热法或者溶液法制备的MOFs材料均为毫米级尺寸的，无法满足其在生物成像、纳米催化等特定领域的应用。因而，制备纳米尺度的新型MOFs材料对于拓展其应用范围、满足特定领域的应用需求具有重要的意义。

管状纳米材料作为一种准一维结构的物质，具有超高的表面积-体积比、特定晶面选择性暴露、活性位点多等结构特点。同时，管状纳米材料独特的电子结构使其往往具有优良的催化性能，受到了人们的高度关注。近年来，各种无机纳米管状材料的制备及应用研究已经屡见不鲜，但是有关管状金属有机骨架材料的探索工作仍然鲜见报道。究其原因，具有准一维结构的MOFs纳米管要求其在生长过程中延特定方向优先生长，而MOFs材料自身具备三维结构的特性，这一矛盾给MOFs纳米管状结构的制备带来巨大挑战。

本发明采用溶液法，通过调控溶剂体系、温度、时间等反应参数，成功制备了一例钴镍双金属MOF纳米管。该制备方法简便易行，所制备的钴镍双金属MOF纳米管具备形貌规则、尺寸均一、比表面积大等特点，在吸附、催化、传感等领域具有良好的应用价值。

发明内容

针对现有技术的上述不足之处，本发明提供了一种溶液法制备钴镍双金属MOF纳米管的方法。该制备方法过程简单、快速高效、成本低廉。所制得产品尺寸均一，形貌规则，具有高的比表面积及孔隙率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

1）以N,N-二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂，分别配制一定浓度的硝酸钴、硝酸镍、三乙烯二胺溶液；

2）在玻璃反应瓶中加入一定体积的N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇混合溶剂，然后向其中依次加入一定体积的步骤1）所配制的硝酸钴、硝酸镍、三乙烯二胺、溶液，搅拌均匀后向其中加入一定质量的对苯二甲酸固体并超声使其溶解；

3）将步骤3）所得溶液放到烘箱中加热反应；

4）将步骤3）所得反应混合物离心分离，并用DMF和乙醇洗涤，然后在50^oC下真空干燥后即得到最终产物。

本发明的有益效果：

（1）本发明提供了一种钴镍双金属MOF纳米管的制备方法，本发明方法简单易操作，不需要特殊的设备；

（2）本发明制备的钴镍双金属MOF纳米管，产物纯度高，提高了制备效率；

（3）本发明制备的钴镍双金属MOF纳米管具有高比表面积的特点，在染料吸附、光催化等领域具有良好的应用价值；

（4）本发明所用原料价格便宜，材料合成成本低，适合大量生产。

附图说明

图1为本发明方法所制备的钴镍双金属MOF纳米管用日本电子JEOL-1400透射电子显微镜观察后拍摄的多张透射电镜（TEM）照片中的之一；

图2是本发明方法所制备的钴镍双金属MOF纳米管的X射线衍射（XRD）图，图中衍射峰尖锐，证明所制备样品纯度良好。

具体实施方式

下面通过具体实施实例并结合附图对本发明的内容作进一步详细说明，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。

实施例1

首先使用分析天平分别称取Co(NO₃)₂·6H₂O (5.8206g)、Ni(NO₃)₂·6H₂O (5.8417g)、三乙烯二胺 (2.2434 g)。将以上三种药品分别溶于40 mL的N,N-二甲基甲酰胺中配制成溶液。在玻璃瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺(1000 μL)和乙二醇(100 μL)，然后向其中依次加入之前配制好的Co(NO₃)₂·6H₂O(200 μL)、 Ni(NO₃)₂·6H₂O(200 μL)、三乙烯二胺(300 μL)，搅拌均匀后再向其中加入0.0498 g对苯二甲酸，并超声使对苯二甲酸溶解。将上述混合溶液放到80^oC烘箱中加热2小时。自然降温后，将所得反应混合物离心分离，并用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇洗涤，然后在50^oC下真空干燥后即得到最终产物。

实施例2

首先使用分析天平分别称取Co(NO₃)₂·6H₂O (5.8206g)、Ni(NO₃)₂·6H₂O (5.8417g)、三乙烯二胺 (2.2434 g)。将以上三种药品分别溶于40 mL的N,N-二甲基甲酰胺中配制成溶液。在玻璃瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺(1000 μL)和乙二醇(100 μL)，然后向其中依次加入之前配制好的Co(NO₃)₂·6H₂O(300 μL)、 Ni(NO₃)₂·6H₂O(100 μL)、三乙烯二胺(300 μL)，搅拌均匀后再向其中加入0.0498 g对苯二甲酸，并超声使对苯二甲酸溶解。将上述混合溶液放到90^oC烘箱中加热1小时。自然降温后，将所得反应混合物离心分离，并用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇洗涤，然后在50^oC下真空干燥后即得到最终产物。

实施例3

首先使用分析天平分别称取Co(NO₃)₂·6H₂O (5.8206g)、Ni(NO₃)₂·6H₂O (5.8417g)、三乙烯二胺 (2.2434 g)。将以上三种药品分别溶于40 mL的N,N-二甲基甲酰胺中配制成溶液。在玻璃瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺(1000 μL)和乙二醇(100 μL)，然后向其中依次加入之前配制好的Co(NO₃)₂·6H₂O(100 μL)、 Ni(NO₃)₂·6H₂O(300 μL)、三乙烯二胺(300 μL)，搅拌均匀后再向其中加入0.0498 g对苯二甲酸，并超声使对苯二甲酸溶解。将上述混合溶液放到100^oC烘箱中加热1小时。自然降温后，将所得反应混合物离心分离，并用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇洗涤，然后在50^oC下真空干燥后即得到最终产物。

Claims

1.一种钴镍双金属MOF纳米管，所述MOF纳米管长度约为0.8-1.0μm，管径约为160 nm。

2.一种钴镍双金属MOF纳米管的制备方法，其特征在于制备方法的步骤如下：

2）分别取一定体积上述步骤1）所得溶液加入到N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇混合溶剂中，搅拌均匀后再向其中加入一定质量的对苯二甲酸固体并超声使其溶解；

3）将上述步骤2）所得溶液混合后转移到烘箱中加热反应后，经离心、洗涤并真空干燥后得到所述产品。

3.根据权利要求2所述的钴镍双金属MOF纳米管的制备方法，其特征在于，所用溶剂为乙二醇(EG)和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）。

4.根据权利要求2所述的钴镍双金属MOF纳米管的制备方法，其特征在于，所用硝酸钴与硝酸镍的摩尔比在1：3到3：1之间。

5.根据权利要求2所述的钴镍双金属MOF纳米管的制备方法，其特征在于，步骤3）所述反应温度区间为80-100^oC，反应时间为1到2小时。