[发明专利]一种双金属有机框架Fe/Co-BDC超薄纳米片的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种双金属有机框架Fe/Co‑BDC超薄纳米片的制备方法，以N,N‑二甲基甲酰胺、水、无水乙醇、硫酸亚铁、六水合氯化钴、对苯二甲酸等为原料，制备双金属有机框架Fe/Co‑BDC超薄纳米片。本发明同时公开了一种以双金属有机框架Fe/Co‑BDC超薄纳米片的应用，以双金属有机框架Fe/Co‑BDC超薄纳米片作为直接用作高性能锂离子电池的负极材料。本发明公开了一种双金属有机框架Fe/Co‑BDC超薄纳米片的制备方法，制备方法温和、安全无污染，简单易操作，成本低廉，能够通过双金属离子的协调作用进一步提高了材料的电化学储锂性能。

技术领域

本发明涉及低维纳米材料合成技术领域，具体为一种双金属有机框架Fe/Co-BDC超薄纳米片的制备方法及其应用。

背景技术

金属有机框架(MOFs)，又称为金属有机配位聚合物，已经成为一种新型的功能化晶体材料。金属框架材料在空间维度延伸情况上可以分为一维线、二维片和三维空间网络结构。金属有机框架材料最大的特点是它是一种具有超高的孔隙率和巨大的内比表面积的晶体材料。金属离子和有机配体的不同成分组成的结构使得其结构多样并可调节。这些都在其应用中起到了关键作用。例如应用在气体的分离与储存，药物分子的载体，纳米薄膜，传感器等方面。另外，MOFs在磁性材料，荧光材料，电催化等方面也展现了优异的性能。MOFs作为一种多功能的材料，近些年来二维的MOFs由于独特的维度与超薄的特点使其成为电化学设备上具有前景的候选材料。目前，现有的双金属有机框架的超薄纳米片的制备方法中，采用界面合成法合成的超薄纳米片产率低，操作不便，溶剂具有毒性，安全性差；而采用溶剂热合成法合成的纳米片普遍较厚，产率低，耗时长，成本较高。因此开发出一种能够大规模制备、操作简单且成本低廉的双金属有机框架Fe/Co-BDC超薄纳米片的制备方法势在必行。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种双金属有机框架Fe/Co-BDC超薄纳米片的制备方法及其应用，以解决以上缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双金属有机框架Fe/Co-BDC超薄纳米片的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、将N,N-二甲基甲酰胺、水和无水乙醇超声搅拌混合均匀后形成溶液A；

S2、将硫酸亚铁和六水合氯化钴加入溶液A中，超声并搅拌，使之全部溶解，形成溶液B；

S3、将对苯二甲酸加入到溶液B中，超声并搅拌，使之全部溶解，形成溶液C；

S4、将三乙胺迅速注入到溶液C中，形成悬浮液D，对悬浮液D进行搅拌，并置于超声清洗机中进行超声处理，形成悬浮液E；

S5、将得到的悬浮液E离心分离，用乙醇清洗后，置于烘箱中烘干，从而制得双金属有机框架Fe/Co-BDC超薄纳米片粉末。

优选地，在S1步骤中，所述N,N-二甲基甲酰胺、水和无水乙醇的体积比为16：1：1。

优选地，在S2步骤中，所述溶液B中的硫酸亚铁与氯化钴的摩尔浓度比为1：9。

优选地，在S3步骤中，所述溶液C中的对苯二甲酸的溶度为20mmol L^-1。

优选地，在S4步骤中，添加的三乙胺的体积与S1步骤添加的N,N-二甲基甲酰胺的体积比为0.025-0.075。

优选地，在S4步骤中，所述超声处理的时间为8h，超声过程的反应体系的温度为5-45摄氏度。

优选地，在S5步骤中，乙醇清洗次数为2-4次，烘箱烘干温度为75-85摄氏度。

优选地，一种双金属有机框架Fe/Co-BDC超薄纳米片的应用，所述双金属有机框架Fe/Co-BDC超薄纳米片，用作高性能锂离子电池的负极材料。