CN113845777A - 一种铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法 - Google Patents

一种铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113845777A
CN113845777A CN202111195507.3A CN202111195507A CN113845777A CN 113845777 A CN113845777 A CN 113845777A CN 202111195507 A CN202111195507 A CN 202111195507A CN 113845777 A CN113845777 A CN 113845777A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
preparation
copper nanowire
metal organic
organic framework
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111195507.3A
Other languages
English (en)
Inventor
马建功
李博
程鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nankai University
Original Assignee
Nankai University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nankai University filed Critical Nankai University
Priority to CN202111195507.3A priority Critical patent/CN113845777A/zh
Publication of CN113845777A publication Critical patent/CN113845777A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06—Elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G83/00—Macromolecular compounds not provided for in groups C08G2/00 - C08G81/00
    • C08G83/008—Supramolecular polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Abstract

本发明公开一种铜纳米线‑金属有机框架核壳复合材料的制备方法，属于MOFs基复合材料的制备领域。其制备方法是首先将水热法合成的Cu NWs分散在含有十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的脱气甲醇溶剂中，然后在惰性气体保护下在Cu NWs表面生长一层ZIF‑8得到Cu NWs@ZIF‑8核壳复合材料。本发明的优点：通过简单的化学合成工艺在不稳定的铜纳米线表面包裹一层MOFs壳，得到一例Cu NWs@ZIF‑8复合材料，相对于单纯铜纳米线，该复合材料的稳定性明显提高，可用于催化等领域。该制备工艺简单可控，条件温和，环境友好，能源消耗极少，成本低，适应工业生产。

Description

一种铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于MOFs基复合材料的制备领域，特别涉及一种Cu NWs@MOFs核壳复合材料及其制备方法。
背景技术
金属有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)，也叫多孔配位聚合物(Porouscoordination polymers,PCPs)，是由金属离子或金属簇单元与有机配体通过配位作用自组装形成的一类具有周期性多维网络结构的多孔晶态材料。作为一种新兴的多孔材料，其不仅具有高度发达的孔结构和超高的比表面积，并且具有结构多样性和在合成上的灵活性。因此被广泛应用于气体吸附、储存与分离、光电磁材料、催化等领域。
目前有关金属纳米颗粒或者金属氧化物纳米颗粒与MOFs的复合材料的制备方法有很多，但是这些复合材料的制备方法都基于比较稳定的贵金属和金属氧化物纳米颗粒，将MOFs包裹到稳定性较差的金属氧化物纳米颗粒表面仍然存在很大难度，因为这些材料在MOFs前驱体溶液中不稳定。
铜纳米线除具有银优良的导电性之外，由于纳米级别的尺寸效应，还具有优异的透光性、耐曲挠性。因此被视为是最有可能替代传统ITO透明电极的材料，为实现柔性、可弯折LED显示、触摸屏等提供了可能，并已有大量的研究将其应用于薄膜太阳能电池。此外由于铜纳米线的大长径比效应，使其在导电胶、导热胶等方面的应用中也具有突出的优势。但是由于其缺乏足够的稳定性限制了大规模工业应用。
发明内容
本发明目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种铜纳米线(Cu NWs)-金属有机框架(MOFs)核壳复合材料及其制备方法。该方法首次实现MOFs对Cu纳米线的成功包裹，所制作的Cu NWs@ZIF-8核壳复合材料，较Cu具有更高的稳定性，并且制备方法简单，便于操作。
本发明的技术方案是：
一种铜纳米线-金属有机框架Cu NWs@ZIF-8核壳复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)、铜纳米线的制备(Cu NWs)；
将20mL浓度为0.024～0.026mol/L的氯化铜水溶液，与20mL浓度为0.029～0.031mol/L的D-葡萄糖水溶液在适当的容器中进行混合，再向容器中加入500mg十六胺，然后将容器置于43～47℃的油浴中搅拌12小时，得到淡蓝色乳浊悬浮液，将上述溶液转移到100mL高压反应釜中在120℃的烘箱中水热反应12小时，冷却至室温后将所得的反应溶液进行离心(8000转/min，5min)分离即可得到Cu纳米线；然后依次分别用20mL蒸馏水，20mL正己烷以及20mL乙醇超声洗涤2次，最后分散在40mL甲醇中备用；
2)、ZIF-8包裹铜纳米线(Cu NWs@ZIF-8)；
在上述Cu NWs甲醇分散液中加入800mg CTAB超声30min，用N2脱气30min后密封保存；配20mL浓度为0.056～0.058mol/L的硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)的甲醇溶液并用N2脱气30min后密封保存；配20mL0.121～0.123mol/L的2-甲基咪唑(C4H6N2)的甲醇溶液并用N2脱气30min，在N2保护气氛下将上述2-甲基咪唑甲醇溶液加入到Cu NWs甲醇分散液中并超声10min，然后在N2保护下将硝酸锌甲醇溶液加入上述混合液中，密封置于室温(25℃)下静置反应1.5小时，惰性气体保护下离心分离出固体并分别用20mL无水乙醇和20mL甲醇洗洗涤两遍，所得固体为ZIF-8包裹的铜纳米线复合材料，70℃真空干燥12小时。
步骤(2)严格控制各个溶液均完成彻底脱气，并保证离心分离过程不接触空气；
本发明的优点和有益效果：
本发明提供的铜纳米线/MOFs核壳复合材料的制备方法，由于其所用原料简单易得，制备工艺简单，条件温和，能源消耗小，制备过程环境友好，因此其生产成本低廉，可用于工业生产。
附图说明
图1为所得Cu NWs@ZIF-8复合材料的X射线衍射谱图；
图2为所得Cu NWs的透射电镜(TEM)图；
图3为所得Cu NWs@ZIF-8复合材料的扫描电镜(SEM)图；
图4为所得Cu NWs@ZIF-8复合材料的透射电镜(TEM)图；
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进行进一步阐述，但并不限制本发明。
实施例1：
一种铜纳米线-金属有机框架Cu NWs@ZIF-8核壳复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)、铜纳米线的制备(Cu NWs)；
将20mL浓度为0.024mol/L的氯化铜水溶液，与20mL浓度为0.029mol/L的D-葡萄糖水溶液在适当的容器中进行混合，再向容器中加入500mg十六胺，然后将容器置于43～47℃的油浴中搅拌12小时，得到淡蓝色乳浊悬浮液，将上述溶液转移到100mL高压反应釜中在120℃的烘箱中水热反应12小时，冷却至室温后将所得的反应溶液进行离心(8000转/min，5min)分离即可得到Cu纳米线；然后依次分别用20mL蒸馏水，20mL正己烷以及20mL乙醇超声洗涤2次，最后分散在40mL甲醇中备用；
(2)、ZIF-8包裹铜纳米线(Cu NWs@ZIF-8)；
在上述Cu NWs甲醇分散液中加入800mgCTAB超声30min，用N2脱气30min后密封保存；配20mL浓度为0.056mol/L的硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)的甲醇溶液并用N2脱气30min后密封保存；配20mL浓度为0.121mol/L的2-甲基咪唑(C4H6N2)的甲醇溶液并用N2脱气30min，在N2保护气氛下将上述2-甲基咪唑甲醇溶液加入到Cu NWs甲醇分散液中并超声10min，然后在N2保护下将硝酸锌甲醇溶液加入上述混合液中，密封置于室温(25℃)下静置反应1.5小时，惰性气体保护下离心分离出固体并分别用20mL无水乙醇和20mL甲醇洗洗涤两遍，所得固体为ZIF-8包裹的铜纳米线复合材料，70℃真空干燥12小时。
实施例2：
一种铜纳米线-金属有机框架Cu NWs@ZIF-8核壳复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)、铜纳米线的制备(Cu NWs)；
将20mL浓度为0.025mol/L的氯化铜水溶液，与20mL浓度为0.030mol/L的D-葡萄糖水溶液在适当的容器中进行混合，再向容器中加入500mg十六胺，然后将容器置于43～47℃的油浴中搅拌12小时，得到淡蓝色乳浊悬浮液，将上述溶液转移到100mL高压反应釜中在120℃的烘箱中水热反应12小时，冷却至室温后将所得的反应溶液进行离心(8000转/min，5min)分离即可得到Cu纳米线；然后依次分别用20mL蒸馏水，20mL正己烷以及20mL乙醇超声洗涤2次，最后分散在40mL甲醇中备用；
(2)、ZIF-8包裹铜纳米线(Cu NWs@ZIF-8)；
在上述Cu NWs甲醇分散液中加入800mg CTAB超声30min，用N2脱气30min后密封保存；配20mL浓度为0.057mol/L的硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)的甲醇溶液并用N2脱气30min后密封保存；配20mL浓度为0.122mol/L的2-甲基咪唑(C4H6N2)的甲醇溶液并用N2脱气30min，在N2保护气氛下将上述2-甲基咪唑甲醇溶液加入到Cu NWs甲醇分散液中并超声10min，然后在N2保护下将硝酸锌甲醇溶液加入上述混合液中，密封置于室温(25℃)下静置反应1.5小时，惰性气体保护下离心分离出固体并分别用20mL无水乙醇和20mL甲醇洗洗涤两遍，所得固体为ZIF-8包裹的铜纳米线复合材料，70℃真空干燥12小时。
实施例3：
一种铜纳米线-金属有机框架Cu NWs@ZIF-8核壳复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)、铜纳米线的制备(Cu NWs)；
将20mL浓度为0.026mol/L的氯化铜水溶液，与20mL浓度为0.031mol/L的D-葡萄糖水溶液在适当的容器中进行混合，再向容器中加入500mg十六胺，然后将容器置于43～47℃的油浴中搅拌12小时，得到淡蓝色乳浊悬浮液，将上述溶液转移到100mL高压反应釜中在120℃的烘箱中水热反应12小时，冷却至室温后将所得的反应溶液进行离心(8000转/min，5min)分离即可得到Cu纳米线；然后依次分别用20mL蒸馏水，20mL正己烷以及20mL乙醇超声洗涤2次，最后分散在40mL甲醇中备用；
(2)、ZIF-8包裹铜纳米线(Cu NWs@ZIF-8)；
在上述Cu NWs甲醇分散液中加入800mg CTAB超声30min，用N2脱气30min后密封保存；配20mL浓度为0.058mol/L的硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)的甲醇溶液并用N2脱气30min后密封保存；配20mL浓度为0.123mol/L的2-甲基咪唑(C4H6N2)的甲醇溶液并用N2脱气30min，在N2保护气氛下将上述2-甲基咪唑甲醇溶液加入到Cu NWs甲醇分散液中并超声10min，然后在N2保护下将硝酸锌甲醇溶液加入上述混合液中，密封置于室温(25℃)下静置反应1.5小时，惰性气体保护下离心分离出固体并分别用20mL无水乙醇和20mL甲醇洗洗涤两遍，所得固体为ZIF-8包裹的铜纳米线复合材料，70℃真空干燥12小时。
权利说明书中所述的实施例1、实施例2、实施例3均可以得到Cu NWs@ZIF-8核壳复合材料。
采用X射线衍射仪(日本理学Rigaku UltimaIV)透射电子显微镜(日本电子株式会社JEM-2010)对上述复合材料的合成过程进行追踪测定，所得XRD图如图1所示，从图1可以看出，在整个复合材料的制备过程中，铜纳米线的特征衍射峰没有发生变化，并且没有出现其他形态的铜氧化物的杂峰，证明在合成过程中铜纳米线是稳定的，ZIF-8的XRD与模拟的XRD一致，说明成功的将ZIF-8包裹在铜纳米线表面。
采用扫描电子显微镜(日立SU3500)对上述所得Cu NWs@ZIF-8复合材料进行形貌观察，所得扫描电镜SEM图如图3所示，从图2中可以看出，一层ZIF-8壳均匀的包裹在铜纳米线表面，表面成功的制备了Cu NWs@ZIF-8核壳复合材料。
采用透射电子显微镜(日本电子株式会社JEM-2010)进一步证实确认上述所得CuNWs@ZIF-8核壳复合材料的结构特征，所得TEM图(图4)显示所得材料为核壳结构，Cu NWs的直径约为22nm，ZIF-8壳层的厚度约为40nm。

Claims (9)

1.一种铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
1)、铜纳米线CuNWs的制备；
将20mL氯化铜水溶液，与20mLD-葡萄糖水溶液在容器中进行混合，再向容器中加入500mg十六胺，然后将容器置于43～47℃的油浴中搅拌12小时，得到淡蓝色乳浊悬浮液，将上述溶液转移到100mL高压反应釜中在120℃的烘箱中水热反应12小时，冷却至室温后将所得的反应溶液进行离心分离即可得到Cu纳米线；然后依次分别用20mL蒸馏水，20mL正己烷以及20mL乙醇超声洗涤2次，最后分散在40mL甲醇中备用；
2)、ZIF-8包裹铜纳米线CuNWs@ZIF-8的制备；
在上述Cu NWs甲醇分散液中加入800mg CTAB超声30min，用N2脱气30min后密封保存；配20mL硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O的甲醇溶液并用N2脱气30min后密封保存；配20mL 2-甲基咪唑C4H6N2的甲醇溶液并用N2脱气30min，在N2保护气氛下将上述2-甲基咪唑甲醇溶液加入到CuNWs甲醇分散液中并超声10min，然后在N2保护下将硝酸锌甲醇溶液加入上述混合液中，密封置于25℃室温下静置反应1.5小时，惰性气体保护下离心分离出固体并分别用20mL无水乙醇和20mL甲醇洗洗涤两遍，所得固体为ZIF-8包裹的铜纳米线复合材料，真空干燥后得到本发明产品铜纳米线-金属有机框架Cu NWs@ZIF-8核壳复合材料。
2.根据权利要求1所述的铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中控制各个溶液均完成彻底脱气，在离心分离过程不接触空气。
3.根据权利要求1所述的铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中离心条件为8000转/min，5min。
4.根据权利要求1所述的铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中真空干燥条件为70℃真空干燥12小时。
5.根据权利要求1所述的铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中氯化铜水溶液的浓度为0.024～0.026mol/L。
6.根据权利要求1所述的铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中D-葡萄糖水溶液的浓度为0.029～0.031mol/L。
7.根据权利要求1所述的铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O的浓度为0.056～0.058mol/L。
8.根据权利要求1所述的铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中2-甲基咪唑C4H6N2的浓度为0.121～0.123mol/L。
9.一种铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料，其特征在于：通过权利要求1-8任一项方法得到。
CN202111195507.3A 2021-10-14 2021-10-14 一种铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法 Pending CN113845777A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111195507.3A CN113845777A (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111195507.3A CN113845777A (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113845777A true CN113845777A (zh) 2021-12-28

Family

ID=78978283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111195507.3A Pending CN113845777A (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113845777A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114806475A (zh) * 2022-05-29 2022-07-29 祥永光 一种具有持久抗氧化功能的环氧树脂导电胶及制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104162657A (zh) * 2014-07-21 2014-11-26 江苏大学 一种超长铜纳米线及其制备方法
CN107020387A (zh) * 2016-02-01 2017-08-08 北京化工大学 一种常温常压快速制备铜纳米线-金属有机骨架zif-8复合材料的方法
CN108409979A (zh) * 2018-03-09 2018-08-17 南开大学 一种氧化亚铜-金属有机框架复合材料及其制备方法
US20180305379A1 (en) * 2016-09-12 2018-10-25 Qingdao University Preparation method based on simultaneous package of target substance and synthesis of mofs with redox activity
CN111100302A (zh) * 2018-10-26 2020-05-05 中国石油化工股份有限公司 一种金属粒子@ZIFs核壳粒子的制备方法
CN111234245A (zh) * 2020-01-15 2020-06-05 扬州大学 一种Ag纳米线/ZIF超薄纳米片复合材料、制备方法和应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104162657A (zh) * 2014-07-21 2014-11-26 江苏大学 一种超长铜纳米线及其制备方法
CN107020387A (zh) * 2016-02-01 2017-08-08 北京化工大学 一种常温常压快速制备铜纳米线-金属有机骨架zif-8复合材料的方法
US20180305379A1 (en) * 2016-09-12 2018-10-25 Qingdao University Preparation method based on simultaneous package of target substance and synthesis of mofs with redox activity
CN108409979A (zh) * 2018-03-09 2018-08-17 南开大学 一种氧化亚铜-金属有机框架复合材料及其制备方法
CN111100302A (zh) * 2018-10-26 2020-05-05 中国石油化工股份有限公司 一种金属粒子@ZIFs核壳粒子的制备方法
CN111234245A (zh) * 2020-01-15 2020-06-05 扬州大学 一种Ag纳米线/ZIF超薄纳米片复合材料、制备方法和应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114806475A (zh) * 2022-05-29 2022-07-29 祥永光 一种具有持久抗氧化功能的环氧树脂导电胶及制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chueh et al. Harnessing MOF materials in photovoltaic devices: recent advances, challenges, and perspectives
Ataee-Esfahani et al. Rational synthesis of Pt spheres with hollow interior and nanosponge shell using silica particles as template
Wang et al. MoS2/graphene composites as promising materials for energy storage and conversion applications
CN107215863B (zh) 一种制备石墨烯/mof多孔复合材料水凝胶和气凝胶的方法
Xiao et al. Heterostructured MOFs photocatalysts for water splitting to produce hydrogen
Farid et al. MOF-derived metal/carbon materials as oxygen evolution reaction catalysts
e Silva et al. Electrochemical preparation of Cu/Cu2O-Cu (BDC) metal-organic framework electrodes for photoelectrocatalytic reduction of CO2
CN108855220B (zh) 一种二氧化钛掺杂zif及其制备方法和应用
CN104815637A (zh) 水热法制备石墨烯负载花状二氧化钛复合材料的方法
CN107760261B (zh) 石墨烯-金属有机框架复合薄膜及其制备方法
CN111185210B (zh) 二碳化三钛/二氧化钛/黑磷纳米片复合光催化剂及其制备方法和应用
Yao et al. Controlled synthesis of core-shell composites with uniform shells of a covalent organic framework
Liu et al. Synthesis of silicon-based nanosheets decorated with Pd/Li particles with enhanced hydrogen storage properties
CN113387326B (zh) 二硫化锡纳米催化剂在压电催化分解水产氢中的应用
CN108526480B (zh) 一种低成本快速制备铜纳米线的方法
Cheng et al. Lollipop-shaped Co9S8/CdS nanocomposite derived from zeolitic imidazolate framework-67 for the photocatalytic hydrogen production
CN108996557B (zh) 一种空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料及其制备方法
CN111072018A (zh) 一种负载金属的氮掺杂褶皱石墨烯的制备方法及应用
CN113444259A (zh) 一种制备二维纳米片镍基金属有机骨架材料的方法
CN113583252A (zh) 一种微孔金属有机骨架Cu(Qc)2的制备方法
CN113845777A (zh) 一种铜纳米线-金属有机框架核壳复合材料的制备方法
CN114682304B (zh) 具有可见光催化降解性能的CuCd-MOF/GO-x复合材料及其制备和应用
CN112675805A (zh) 一种羟基磷灰石纳米线复合二硫化钼吸附剂的制备方法
CN113698617B (zh) 一种超薄二维分级多孔zif-67的合成方法
CN111944159A (zh) 一种锌为基础的片状金属有机骨架颗粒材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20211228