[发明专利]以5-巯基-1-苯基-1H-四氮唑为配体构筑的MOF材料及其衍生物制备方法和应用

说明书

本发明公开了以5‑巯基‑1‑苯基‑1H‑四氮唑为配体构筑的MOF材料及其衍生物制备方法和应用，该MOF材料制备为将金属盐试剂溶于去离子水中得到溶液A，5‑巯基‑1‑苯基‑1H‑四氮唑配体溶于有机溶剂中得到白色溶液B，将两种溶液混合超声、加热反应后，通过离心去掉上清液，将沉淀物洗涤至中性后烘干，得到MOF材料；将MOF材料加热保温，最后得到MOF材料的衍生物。本发明制备得到一种全新的金属有机骨架材料，通过高温煅烧无需外加硫源就可获得其含氮多孔衍生碳基硫化物材料，该衍生材料可应用于电催化析氧反应，具有非常优异性能；同时本发明的制备方法简单方便，成本低，可重复性强。

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，尤其涉及一种以5-巯基-1-苯基-1H-四氮唑为配体构筑的MOF材料及其衍生物制备方法和应用。

背景技术

近年来，MOFs被作为模板或前驱体合成N掺杂多孔碳材料在能源领域(如超级电容、锂离子电池和燃料电池等)得到广泛关注。传统的MOFs材料所利用的有机配体多为芳香性羧酸盐，咪唑类以及卟啉大分子等，选择的金属离子多为过渡金属元素、镧系金属。通常MOFs的配体可以直接作为碳源，不需要额外添加碳源，而含杂原子(N、P、S)配体是合成杂原子掺杂多孔碳的理想前驱体。金属-有机骨架(MOFs)作为一种由有机配体和金属离子(团簇)构建的新型杂化材料，具有分子催化剂和均相催化剂的固有优点。与传统的分子和非均相催化剂相比，MOFs显示出更大的比表面积，更多的催化位点数和更容易的结构和性能调节，使得更容易理解反应机理和动力学。MOFs的电子性质可以通过配体功能化和金属离子交换来系统地调节，同时保持MOFs结构不变，这有利于将其结构与其电化学功能联系起来。

MOF作为电催化技术领域的新起之秀，展现出其所特有的催化优势。但在这些年的探索中也逐渐显示出一些缺点：(1)MOF晶体的电子转移效率低，扩散阻力强。(2)大部分MOF材料都是具有半导电或非导电的性质。(3)MOF材料易堆积，而块状的MOF材料表面金属位点暴露的不足导致氧化还原反应性低。(4)部分MOF在强酸强碱中的稳定性不好。面对种种这样的缺点，就需要合理的设计与制备MOF催化剂来实现MOF在电催化领域的更好的应用。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种以5-巯基-1-苯基-1H-四氮唑为配体构筑的MOF材料的制备方法，本发明制备的MOF材料是一种全新的金属有机骨架材料可以应用于电催化领域。

本发明还提供所述以5-巯基-1-苯基-1H-四氮唑为配体构筑的MOF材料的衍生物的制备方法。

本发明还提供所制备的以5-巯基-1-苯基-1H-四氮唑为配体构筑的MOF材料及其衍生物的应用。

技术方案：为了实现上述目的，本发明所述一种以5-巯基-1-苯基-1H-四氮唑为配体构筑的MOF材料的制备方法，包括如下步骤：

将金属盐试剂溶于去离子水中得到溶液A，另取5-巯基-1-苯基-1H-四氮唑(PMTA)配体溶于有机溶剂中，充分溶解得到白色溶液B，将两种溶液混合后，加热反应；反应结束后，通过离心去掉上清液，将沉淀物用洗涤至中性后置于真空干燥箱中烘干，得到MOF材料(CoPMTA-MOF材料)。

其中，步骤(1)所述的合成以5-巯基-1-苯基-1H-四唑(PMTA)为配体的MOF材料为CoPMTA-MOF材料，其长度为5～50μm；宽度为5～30nm。

其中，所述5-巯基-1-苯基-1H-四氮唑(PMTA)和金属盐试剂的摩尔比为1:2-2:1。

作为优选，5-巯基-1-苯基-1H-四唑和金属盐试剂摩尔比为2:1。

其中，所述金属盐试剂为钴盐、铜盐、铁盐、或者镍盐。

作为优选，金属盐试剂为钴盐。

其中，所述有机试剂可为乙醇，丙酮、或者N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。