[发明专利]一种聚苯胺包覆的金属有机框架纳米阵列薄膜的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了一种聚苯胺包覆的金属有机框架纳米阵列薄膜的制备方法：1)制备氢氧化物纳米线溶液，真空抽滤得到氢氧化物纳米线薄膜；2)将有机配体和苯胺单体溶于乙醇和水的混合溶液，得到苯胺/有机配体溶液，将氢氧化物纳米线薄膜置于苯胺/有机配体溶液中，室温反应后得到金属有机框架纳米阵列薄膜；3)将苯胺单体和引发剂过硫酸铵溶于乙醇，将金属有机框架纳米阵列薄膜置于苯胺单体和过硫酸铵混合溶液中，室温反应后得到聚苯胺包覆的金属有机框架纳米阵列薄膜。该方法实现了将薄层聚苯胺包覆在金属有机框架纳米阵列表面，得到了具有良好光热性海水淡化性能和蒸发诱导的发电性能的薄膜并且实现了海水淡化和蒸发诱导发电的一体化应用。

技术领域

本发明涉及金属有机框架物薄膜的制备方法，具体涉及一种聚苯胺包覆的金属有机框架纳米阵列薄膜的制备方法及其产品和应用。

背景技术

金属有机框架物薄膜是一种厚度在纳米至微米范围、附着于基质上的多孔功能薄膜，它具有高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则、孔径可调以及拓扑结构多样 性和等优点，在催化、储能、分离和药物运输中都有广泛应用。如公开号为 CN108335919A的中国专利公开了一种金属有机框架/导电聚合物复合材料、其制备方 法及在可编织、柔性、纤维状的超级电容器中的应用。本发明以碳纤维束作为电极基 底，以电沉积金属有机框架/导电聚合物复合材料为电极活性材料，以聚乙烯醇-电解 质凝胶为固体电解质和隔膜，制备所得纤维状超级电容器表现出优异的电容性能、良 好的机械柔性、较宽的工作温度范围、及稳定的长期服役寿命，易于直接编织集成于 纺织品中，为可穿戴移动设备提供高效储能系统。

聚苯胺是一种由苯胺单体在引发剂的作用下进行聚合得到的一种导电高分子。聚苯胺具有很好的成膜性、高化学稳定性、好的导电性和易制备等这些特点，使其成为了很重要的高分子材料。如公开号为CN104492490A的中国专利公开了一种具有高效光催化活性的氧化锌-聚苯胺复合光催化材料，其由氧化锌及附着在氧化锌表面的聚苯胺层组成，在氧化锌与聚苯胺层之间不存在表面活性剂或硅烷偶联剂。上述的具有高效光催化活性的氧化锌-聚苯胺复合光催化材料的制备方法为：首先以具有稳定纳米粒子功能的苯胺单体替代传统的表面活性剂，制备纳米氧化锌，然后在纳米氧化锌表面附着一层聚苯胺层而获得。由于在纳米氧化锌与聚苯胺之间不存在绝缘的表面活性层、硅烷偶联剂层，光催化过程中产生的光生电荷可迅速通过导电聚苯胺传递，降低了光生电子与光生电荷复合的几率，提高了材料的光催化活性。

能源紧缺和淡水资源匮乏一直是大家所重点关注的问题，如果能够同时解决这两个棘手的难题，成为人们研究的重点。如何进一步地将拥有如此多优点的金属有机框架物和导电高分子应用到解决这种问题的过程中具有十分重大的研究意义。

发明内容

本发明提供了一种制备聚苯胺包覆的金属有机框架纳米阵列薄膜的方法，并且制备的薄膜具有良好的光热性能，能够应用于蒸发诱导的发电和光热海水淡化等领域。

本发明提供如下技术方案：

一种聚苯胺包覆的金属有机框架纳米阵列薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备氢氧化物纳米线溶液，真空抽滤得到氢氧化物纳米线薄膜；

(2)将有机配体和苯胺单体溶于乙醇和水的混合溶液,得到苯胺/有机配体溶液,将氢氧化物纳米线薄膜置于苯胺/有机配体溶液中，室温反应后得到金属有机框架纳米阵列薄膜；

(3)将苯胺单体和引发剂过硫酸铵溶于乙醇，将金属有机框架纳米阵列薄膜置于苯胺单体和过硫酸铵混合溶液中，室温反应后得到聚苯胺包覆的金属有机框架纳米阵列薄膜。

在步骤(2)中，室温反应2小时；在步骤(3)中，室温反应2～24小时。