[发明专利]石墨烯-金属有机框架复合薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯-金属有机框架复合薄膜，其特征在于，包括逐级交替设置于基底上的金属有机框架化合物薄膜层和石墨烯片层，最下层为金属有机框架化合物薄膜层；所述基底上修饰有第一配位功能团，所述基底通过第一配位功能团与金属有机框架化合物化学结合；所述石墨烯片层上修饰有第二配位功能团，所述石墨烯片层通过第二配位功能团与金属有机框架化合物化学结合。

2.根据权利要求1所述的石墨烯-金属有机框架复合薄膜，其特征在于，所述第一配位功能团包括羧基、羟基、环氧基、吡啶基、咪唑基中的一种或多种；所述第二配位功能团包括羧基、羟基、环氧基、吡啶基、咪唑基中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的石墨烯-金属有机框架复合薄膜，其特征在于，所述金属有机框架化合物为金属离子或金属氧簇与桥联配体配位形成的三维空间多孔晶体结构；所述第一配位功能团与金属离子或金属氧簇共价结合，所述第二配位功能团与金属离子或金属氧簇共价结合。

4.根据权利要求3所述的石墨烯-金属有机框架复合薄膜，其特征在于，所述金属离子或金属氧簇中的金属离子包括Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺或Zr⁴⁺；所述桥联配体为1,3,5-苯三甲酸、吡啶二羧酸、对苯二甲酸及其衍生物、哌啶、4,4’-联吡啶、三乙烯二胺和卟啉四羧酸中的一种或多种。

5.根据权利要求1～4任一项所述的石墨烯-金属有机框架复合薄膜，其特征在于，所述金属有机框架化合物薄膜层的厚度为1nm～200nm；所述金属有机框架化合物薄膜层的级数为1～20，所述石墨烯片层的级数为1～20。

6.根据权利要求5所述的石墨烯-金属有机框架复合薄膜，其特征在于，所述基底包括玻璃片、石英片、导电玻璃片、硅片、有机玻璃片、金属片、镀有金属层的玻璃片、镀有金属层的石英片、镀有金属层的导电玻璃片、镀有金属层的硅片、镀有金属层的有机玻璃片或镀有金属层的金属片。

7.一种如权利要求1～6任一项所述的石墨烯-金属有机框架复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)在基底上修饰第一配位功能团，得到修饰基底；

(2)在修饰基底上逐级交替生长金属有机框架化合物薄膜层和修饰有第二配位功能团的石墨烯片层。

8.根据权利要求7所述的石墨烯-金属有机框架复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，生长金属有机框架化合物薄膜层的过程为：

a)将修饰基底或表面为石墨烯片层的基底浸入金属盐溶液中1min～120min；

b)再将经步骤a)处理的基底浸入含桥联配体的溶液中1min～120min；

c)重复步骤a)和b)1次～100次。

9.根据权利要求7或8所述的石墨烯-金属有机框架复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，生长修饰有第二配位功能团的石墨烯片层的过程为：

将表面为金属有机框架复合薄膜的基底浸入修饰有第二配位功能团的石墨烯分散液中1～60min，分散液包括水、N-甲基吡咯烷酮、乙醇或邻苯二甲酸二甲酯，所述修饰有第二配位功能团的石墨烯分散液的浓度为0.1mg/mL～20mg/mL。

10.根据权利要求9所述的石墨烯-金属有机框架复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，在基底上修饰第一配位功能团的过程为：将基底浸入含第一配位功能团的溶液中12～48h。