[发明专利]一种金属有机框架纳米CuO复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种金属有机框架纳米CuO复合材料及其制备方法。包括如下步骤(1)合成铜基金属有机骨架材料；(2)配制氢氧化钠溶液；(3)将铜基金属有机骨架材料加入到氢氧化钠溶液中，超声分散，然后进行搅拌，在搅拌过程中加入催化剂，之后移入水浴锅中，搅拌加热反应1～2h后得到黑色颗粒；(4)：反应结束后，去掉上层清液，取出黑色颗粒，用去离子水对其冲洗，烘干后得到纳米CuO复合材料。本发明以铜基金属有机骨架材料为前驱体，利用MOF特殊介孔结构原位合成纳米CuO复合材料；方法工艺简单，合成周期短，避免煅烧，能够制备形貌均一、粒径小，分散性良好的纳米CuO复合材料，解决纳米颗粒的团聚问题。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种金属有机框架纳米CuO复合材料及其制备方法。

背景技术

金属有机框架配合物(Metal-Organic frameworks,MOFs)是一类有机-无机杂化材料，是由金属离子或金属簇和有机配体在一定环境下(特定的溶剂、压力、温度、酸度等)通过配位键及其它弱的作用方式形成的具有高度规整的网状结构的新型多孔配位化合物，具有良好的稳定性，常用作过渡金属氧化物的前驱体，用于储能，光电催化以及高氯酸铵的催化等领域。

金属氧化物CuO是一种反磁性p型半导体，能带隙约为1.5eV，具有优良的光电效应和催化效应，是一类重要的过渡金属氧化物，其由于具备优异的化学稳定性和环境友好而引起巨大的关注。CuO的催化性质不仅由于其内部化学性质，还与其形态结构有着显著影响。传统的制备CuO工艺复杂，药剂粒径较大，均一性差等限制其在催化领域的功能，当粒径过小时，纳米颗粒会产生团聚现在，造成催化性能的降低，为此需要探究纳米CuO颗粒制备的新方法。

“袁斌霞,夏阳春,刘晓波,刘建峰,李敏,朱群志.一种室温合成CuO纳米晶的方法[P].上海：CN108128795A,2018-06-08.”利用简单工艺的方法，用硝酸铜和氢氧化钠在室温合成CuO纳米晶。但是其需要在反应完后在室温下静置56h以上，工艺周期较长，合成的CuO纳米晶易团聚形成大面积结晶形状，并且形状不均一。

“Guo,Zhiliang,Qingchun Zhang,Huiyu Liu,Hewen Zhang,Jinhao Zhang,JinZuo,Bo Jin,and Rufang Peng.A Novel Metal-Organic Framework PrecursorStrategy to Fabricate Sub-Micron Cuo Microspheres for Catalytic ThermalDecomposition of Ammonium Perchlorate.Materials Today Communications 26(2021).”利用Cu的MOFs在气体冲击室中(AFI)进行粉碎处理，最后在400℃下进行4h煅烧制得亚微米CuO微球。此方法需要将Cu的MOFs进行高温煅烧来获得CuO颗粒，得到的微球直径大概为1μm，粒径过大，导致催化性能不如纳米级别CuO颗粒，并且不能利用MOF上所携带的有利于催化性能的基团，造成结构上的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属有机框架纳米CuO复合材料及其制备方法，所述的制备纳米CuO复合材料的方法不仅工艺简单，合成周期短，避免煅烧，能够制备形貌均一、粒径小，分散性良好的纳米CuO复合材料，而且能够很好解决纳米颗粒的团聚问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种金属有机框架纳米CuO复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)：合成铜基金属有机骨架材料；

步骤(2)：配制氢氧化钠溶液；

步骤(3)：将步骤(1)的铜基金属有机骨架材料加入到步骤(2)配制的氢氧化钠溶液中，超声分散，然后进行搅拌，在搅拌过程中加入催化剂，之后将其移入水浴锅中，搅拌加热反应1～2h后得到黑色颗粒；