[发明专利]一种氧化亚铜-金属有机框架复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开一种氧化亚铜(Cu2O)‑金属有机框架(MOFs)复合材料及其制备方法，其制备方法是首先将二氧化硅(SiO2)包裹在氧化亚铜纳米颗粒表面对其进行保护，然后将Cu2O@SiO2包裹在ZIF‑8晶体里面，最后在氢氧化钠溶液中选择性刻蚀除去SiO2得到Cu2O@ZIF‑8复合材料。本发明的优点：通过简单的化学合成工艺将不稳定的氧化亚铜纳米颗粒包裹到MOFs晶体里面，得到一例Cu2O@ZIF‑8复合材料，相对于氧化亚铜纳米颗粒，该材料的抗氧化性能明显提高，可用于催化等领域。该制备工艺简单可控，条件温和，环境友好，能源消耗极少，成本低，适应工业生产。

主权项

1.一种氧化亚铜‑金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：(1)、氧化亚铜纳米颗粒的制备(Cu2O)；将浓度为0.08～0.12mol/L的氯化铜水溶液，与浓度为0.027～0.04mol/L的十二烷基硫酸钠溶液进行混合，将容器置于30～35℃的水浴中超声20min，在超声条件下，向混合溶液中加入一定量浓度为0.08～0.12mol/L的NaOH溶液，继续超声10min，将浓度为0.08～0.12mol/L的盐酸羟胺溶液20s内加入到上述混合溶液中，继续超声1小时；以上各溶液的用量为使最终的反应混合液中的氯化铜与十二烷基硫酸钠、氢氧化钠以及盐酸羟胺的摩尔比分别为1：5.9～6.1：3.3～3.9：0.7～0.9；将所得的反应溶液进行离心分离除去上层清液，即可得到Cu2O立方体纳米颗粒；将所得固体纳米颗粒先后分别用体积比1:1的水/无水乙醇溶液及无水乙醇洗涤数次，最后制备成质量浓度为4～6mg/mLCu2O纳米颗粒乙醇分散液备用；(2)、二氧化硅包覆氧化亚铜纳米颗粒(Cu2O@SiO2)；将上述Cu2O纳米颗粒分散液，乙醇，蒸馏水，按体积比为1：11～12：2.0～2.4在容器中进行混合，向混合液中加适量PVP，Cu2O纳米颗粒与PVP的质量比为1:15～17，将容器置于550W的超声波中超声5min，加磁子用磁力搅拌15min；然后，向上述分散液中加入浓度0.4moL/L的正硅酸乙酯(TEOS)乙醇溶液，Cu2O纳米颗粒与正硅酸乙酯的质量比1：5.4～5.8；继续搅拌15min，将0.1moL/L氢氧化钠(NaOH)水溶液在5min内缓慢滴加到上述体系中，使氢氧化钠与正硅酸乙酯的摩尔比为1：6.3～7；继续搅拌反应14h后，离心分离出固体后，分别用体积比1：2的水/乙醇和无水乙醇洗洗涤两遍，所得二氧化硅包覆的氧化亚铜纳米颗粒重新分散到20mL甲醇中；(3)、将二氧化硅包覆的氧化亚铜纳米颗粒封装在ZIF‑8里面；将上述步骤(2)得到的20mL二氧化硅包覆氧化亚铜纳米颗粒的甲醇分散液超声5min后加PVP继续超声，Cu2O与PVP的质量比为1：38～42，配制浓度为0.11～0.13mol/L硝酸锌甲醇溶液并超声，配制浓度为0.14～0.18mol/L2‑甲基咪唑甲醇溶液并超声；10min后依次将硝酸锌甲醇溶液以及2‑甲基咪唑甲醇溶液倒入二氧化硅包覆的氧化亚铜纳米颗粒分散液中，使氧化亚铜、硝酸锌、2‑甲基咪唑的质量比为1:26～30:9～11；继续搅拌反应24h后得到具有三明治结构的Cu2O@SiO2@ZIF‑8材料；用40mL甲醇洗涤三次，80℃真空干燥；(4)、刻蚀除去二氧化硅得到Cu2O@ZIF‑8复合材料；氮气保护下，取上述步骤(3)合成的Cu2O@SiO2@ZIF‑8加入到0.4～0.6moL/L的氢氧化钠水溶液中，使Cu2O@SiO2@ZIF‑8与氢氧化钠的质量比为1:1.4～1.8；继续搅拌48h除去中间的SiO2得到Cu2O@ZIF‑8复合材料。