[发明专利]一种控制含氧有机前驱体表面反应产物选择性的方法

说明书

本发明公开了一种控制含氧有机前驱体表面反应产物的选择性的方法，其步骤为：对Ag(110)表面进行循环氩刻退火处理，得到干净的表面；室温下，将一定配比的3‑溴2‑萘酚分子和铁原子共沉积到Ag(110)表面，得到带有3‑溴2‑萘酚分子和铁原子的金属基底；将上述金属基底进行退火处理，得到退火后的金属基底。本发明通过控制铁金属与有机分子不同配比的方法得到了特定结构的金属有机聚合物和含氧共价纳米结构，这些结构具有极高的选择性、大面积、产物单一的优点，能够有效的运用在电池中，且具有极高的催化和储氢能力。

技术领域

本发明涉及一种控制含氧有机前驱体表面反应产物选择性的方法，属于能量转换和存储材料合成领域。

背景技术

近年来，金属有机聚合物和共价纳米结构组成的纳米薄片广泛用于能量的转换和存储装置中，例如电化学电池和燃料电池。金属有机聚合物具有大量暴露的金属位点，能够有效催化析氢反应（HER）、析氧反应（OER）、氧还原反应（ORR）和二氧化碳还原反应（CO₂RR），是电化学电池的活性催化剂。含氧共价纳米结构具有超大的比表面积，并且所包含的氧原子能够提高结构存储氢的能力，是燃料电池高效的储氢材料。

表面辅助合成技术作为一种“自下而上”的合成方法，能够从原子和分子水平精确合成金属有机聚合物和含氧共价纳米结构。为了合成金属有机聚合物和含氧共价纳米结构以用于电池，我们需要加入金属原子和含氧有机前驱体。加入金属原子，一方面起到催化表面反应的作用；另一方面，金属原子和有机分子之间能够形成具有自校正能力和更高稳定性的金属-有机配位相互作用，得到金属有机聚合物，或者一步诱导形成特定的共价纳米结构。氧有机前驱体作为一种氧元素修饰的有机前驱体，能够通过碳氧活化合成特定的有机共价纳米结构。它的化学和物理性质较为稳定，且其含氧官能团能与金属原子形成金属-有机配位相互作用，从而精准调控共价纳米结构。

然而，由于大部分共价键的不可逆性和含氧前驱体反应势垒相对较高的问题，由含氧有机前驱体和金属原子通过表面化学反应合成的金属有机聚合物和共价纳米结构存在反应产物不确定的缺点，即表面化学反应产物不具有高选择性，得到的产物含有多种不同结构。与只含有特定结构的金属有机聚合物或共价纳米结构相比，其催化和储氢的能力明显降低，从而极大的损坏了电池能量的转换和储存性能。

因此，需要一种控制含氧有机前驱体表面反应产物选择性的方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制含氧有机前驱体表面反应产物选择性的方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种控制含氧有机前驱体表面反应产物的选择性的方法，具体包括以下步骤：

步骤1：对Ag(110)表面进行循环氩刻退火处理，得到干净的表面；

步骤2：室温下，将一定配比的3-溴2-萘酚分子（BNOL）和铁原子共沉积到Ag(110)表面，得到带有3-溴2-萘酚分子和铁原子的金属基底；

步骤3：将步骤2中得到的金属基底进行退火处理，得到退火后的金属基底。

进一步的，步骤2中，具体步骤为：同一腔体中，将3-溴2-萘酚分子装入坩埚中，安装到分子源上，将铁棒装入金属源；采用OMBE有机分子束蒸发设备和电子束蒸发设备，将3-溴2-萘酚分子和铁原子共同沉积到Ag(110)表面，控制3-溴2-萘酚和铁原子的摩尔比为3:1或4:1。

进一步的，步骤3中，具体步骤为：将步骤1中得到的金属基底从室温加热至400 K，在400 K保温5分钟后，再自然冷却至室温。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明通过控制铁金属与有机分子不同配比的方法得到了特定结构的金属有机聚合物和含氧共价纳米结构。

（2）合成的金属有机聚合物和含氧共价纳米结构具有极高的选择性，并且具有大面积、产物单一的优点。