[发明专利]一种MIL系列金属有机框架材料的制备方法及电催化应用

说明书

本发明公开了一种MIL系列金属有机框架材料的制备方法及电催化应用；所述制备方法为溶胶凝胶法，具体如下：首先按照一定比例分别称取含有阳离子配位中心的金属硝酸盐或者硝酸盐水合物以及有机配体，并溶解于有机溶剂中搅拌均匀获得溶液，随后将得到的溶液置于干燥装置中在一定温度下加热至形成络合物凝胶物质，最后在马弗炉中一定温度下加热络合物至生成粉末状材料即可获得该金属有机框架材料。该制备过程简单快速，可用于大规模工业用金属有机框架材料的制备。此外，本发明所制备的金属有机框架材料具有良好的析氧反应电催化性能。

技术领域

本发明涉及一种金属有机框架制备方法及应用，尤其涉及一种MIL系列金属有机框架材料的制备方法及电催化应用。

背景技术

金属有机框架（Metal-organic frameworks, MOFs）材料是由金属离子或团簇与有机配体以配位键的形式自组装而成的三维周期性多孔材料，它具有较高的孔隙率、大比表面积、孔径规则且可调控等优异特性，因此在气体储存、分离及催化领域具有广阔的应用前景。此外，由于金属配位中心和有机配体的种类极其丰富，因而在MOFs材料的设计和制备上存在巨大的空间。目前MOFs材料的制备方法主要有水热/溶剂热法、超声法、微波加热法和电化学合成法等，其中水热/溶剂热合成法是目前使用最多最广泛的制备方法。

水热/溶剂热合成法是指密闭体系如高压釜内，以水或液态有机溶剂为溶剂，在一定的温度和溶液的自生压力下，原料进行反应的一种合成方法。该方法对温度和压力的要求较高，所制备产物可能会因为反应过程中温度和压力的不稳定而发生变化。此外，溶剂热合成法所需要的反应时间较长，难以适应大规模工业需求。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种在常压下制备MIL系列金属有机框架材料的方法，该方法过程简单，对设备要求较低，可满足大规模工业生产的需求；本发明的另一目的在于提供一种所述制备方法制得的MIL系列金属有机框架材料在电催化领域中的应用。

技术方案：本发明所述的MIL系列金属有机框架材料的制备方法，该方法为溶胶凝胶法，包括以下步骤：

（1）称取含有金属阳离子的硝酸盐或其硝酸盐水合物，溶解在溶剂中，搅拌均匀形成溶液；所述金属阳离子为Fe³⁺，Cr³⁺，In³⁺，Al³⁺和Ti⁴⁺中的至少一种；

（2）称取有机配体，溶解在上述步骤所得到的溶液中，搅拌均匀形成溶液；所述有机配体为对苯二甲酸，间苯二甲酸，邻苯二甲酸和2-氨基对苯二甲酸中的至少一种；

（3）对上述步骤得到的溶液进行干燥，形成络合物凝胶；

（4）对所述络合物凝胶进行加热，待产物随炉冷却后取出，即可获得具有MIL系列的三维网络结构的金属有机框架材料。

优选地，所述金属阳离子与有机配体的摩尔比为1：1~3，更优选地，所述摩尔比为1：1~1.5。

优选地，步骤（1）中所述溶剂为N-N二甲基甲酰胺（DMF），甲醇，乙醇，乙二醇或异丙醇中的至少一种。

优选地，步骤（3）中所述干燥温度为80~140℃。

优选地，步骤（4）中所述加热温度不超过300℃，更优选地，所述温度为220~280℃。

优选地，步骤（3）和（4）中所使用的反应容器均不需要密闭。

所述制备方法制得的MIL系列金属有机框架材料可应用于电催化领域。以负载由NH₂-MIL-88B金属有机框架材料的泡沫镍作为阳极，铂片电极作为阴极，在1 mol/L KOH电解质溶液中进行催化析氧反应。