[发明专利]一种碳布上负载Fe-MOF纳米阵列的合成方法

说明书

本发明提供了一种碳布上负载Fe‑MOF纳米阵列的合成方法，包括以下步骤：S1：先将碳布放置于含有氯化铁与硫酸钠的水溶液中，在高压反应釜中进行反应，将经过上述处理的碳布依次用去离子水和乙醇反复洗涤，并进行干燥处理；S2：最后将S1干燥处理后的碳布放入含有氯化铁和对苯二甲酸的DMF溶液中，在一定温度下进行反应，将经过上述处理的碳布依次用DMF和乙醇反复洗涤，并进行干燥处理，得到碳布上负载Fe‑MOF纳米阵列。本发明提供的方法能够制备得到碳布上均匀负载Fe‑MOF纳米阵列。而且，本发明提供的方法工艺简单，成本低，易于产业化推广。

技术领域

本发明属于材料合成方法领域，尤其涉及一种碳布上负载Fe-MOF纳米阵列的合成方法。

背景技术

碳布为“碳纤维布”的简称，是一种由碳纤维交错组成，含碳量在95％以上的新型纤维材料。它不仅具有碳材料固有的特性，又兼具纺织纤维的柔性和可加工性，具有比强度高，抗蠕变性好，密度低，化学稳定性好，热膨胀系数低及电传导性高等一系优异的性能。

金属有机框架(MOFs)是由金属离子/金属簇与有机配体形成的一种网状结构的晶型多孔材料。与传统的无机多孔材料相比，其孔径可调，孔隙率和比表面积更大，可变的功能基团配体和金属离子/金属簇导致了MOFs结构和功能的多样性。在结构上，可以制备一维(1-D)，二维(2-D)或三维(3-D)MOFs；在性能上，通过组合不同的金属离子/离子簇和有机配体、调整孔径来改善其性能以满足各种预期应用。因此，近些年在气体存储、吸附与分离、催化反应、能源储存、生物传感器和药物输送等方面得到了广泛的应用。此外，过渡金属(Fe)离子在与有机配体配位时具有许多配位数，因此它们可用于设计和合成各种新型MOF。并且铁元素在地球上分布广泛，占地壳含量的5.1％，在世界元素分布中排名第四。

然而，由于碳布表面光滑，Fe-MOF的颗粒比较大，他们之间的结合力比较差。到目前，还没有发现碳布上负载Fe-MOF阵列的报道。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种碳布上负载Fe-MOF纳米阵列的合成方法，包括以下步骤：

S1：先将碳布放置于含有氯化铁与硫酸钠的水溶液中，在高压反应釜中进行反应，将经过上述处理的碳布依次用去离子水和乙醇反复洗涤，并进行干燥处理；

S2：最后将S1干燥处理后的碳布放入含有氯化铁和对苯二甲酸的DMF溶液中，在一定温度下进行反应，将经过上述处理的碳布依次用DMF和乙醇反复洗涤，并进行干燥处理，得到碳布上负载Fe-MOF纳米阵列；

其中，氯化铁与硫酸钠的摩尔比为1∶1～3∶1。

优选地，所述氯化铁与硫酸钠的摩尔比为1∶1，2∶1，3∶1。

其中，所述步骤S1中，第一步反应的温度为100～160℃，时间为3～24h。

优选地，第一步反应的温度为100℃，120℃，140℃，160℃，时间为3h，6h，12h，24h。

其中，所述步骤S1中，干燥处理的温度为50～80℃，时间为8～20h。

优选地，干燥处理的温度为55℃，60℃，65℃，70℃，75℃，时间为9h，10h，11h，12h，13h，14h，15h，16h，17h，18h，19h。

其中，干燥处理可普通干燥，可真空干燥，也可冷冻干燥。

其中，所述步骤S2中，第一步反应的温度为90～160℃，时间为6～48h。

优选地，第一步反应的温度为100℃，120℃，140℃，160℃，时间为6h，12h，24h，36h，48h。

其中，所述步骤S2中，干燥处理的温度为45～75℃，时间为10～15h。