[发明专利]镉金属-有机框架材料、制备方法和自驱动电催化应用

权利要求书

1.一种镉金属-有机框架材料，其特征在于，所述镉金属-有机框架材料Cd-MOF的分子结构为[Cd(BBPD)(4,4ʹ-bpe)H₂O]_n，n=∞，属于单斜晶系，空间群为P-1，晶胞参数为a=10.2641(9)Å，α=80.68(0)，b=14.0073(13)Å，β=77.85(0)，c=20.2722(18) Å，γ=89.15(0)。

2.根据权利要求1所述的镉金属-有机框架材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将Cd(NO₃)₂·4H₂O、配体H₄CBBD和桥连配体4,4ʹ-bpe加入水和乙腈组成的混合溶剂中，搅拌混合均匀得到混合液；其中Cd(NO₃)₂·4H₂O、配体H₄CBBD和桥连配体4,4ʹ-bpe的摩尔比为2:1:2；以0.1 mmol Cd(NO₃)₂.4H₂O为基准，需要水10-15 mL、乙腈2-3 mL；

（2）将步骤（1）中所得的混合液放入聚四氟内衬反应釜，装填好的反应釜放入烘箱进行水热反应，反应结束后降温并关闭烘箱，等待自然冷却至室温，然后过滤、静置，自然烘干得到Cd-MOF颗粒即为镉金属-有机框架材料。

3.根据权利要求2所述的镉金属-有机框架材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中水热反应的温度为160-170℃，水热反应的时间为60-72 h。

4.根据权利要求2所述的镉金属-有机框架材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中以5℃/h的速率降至80℃后停止降温并关闭烘箱。

5.利用权利要求1所述的镉金属-有机框架材料Cd-MOF作为摩擦电极材料构筑的Cd-MOF-TENG。

6.权利要求5所述的Cd-MOF-TENG在自驱动电催化中的应用，其特征在于：利用Cd-MOF-TENG的稳定输出特性搭建电催化有机反应，实现位点选择性电催化芳基化合物的溴化反应，包括以下步骤：

1）利用镉金属-有机框架材料Cd-MOF制备摩擦纳米发电机的正极极片；

2）利用聚偏氟乙烯制备摩擦纳米发电机的负极极片；

3）将步骤1）与步骤2）中制备得到的正、负极片装配到摩擦纳米发电机上组装成粉末Cd-MOF-TENG器件，并将输出的电流通过电线输出到电催化装置上；其中，输出正极和负极分别连接在两根铂棒上。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述的电催化装置两端均为铂片电极，装置溶液为有机混合溶液、60%的溴化钠溶液和催化量的氢溴酸溶液组成；在不施加外电路下，两片面积为10 mm²的铂片作为阳极和阴极，有机物溶解于氯仿中得到有机混合溶液，将配置好的有机混合溶液转移到电解池中，两个铂电极置于水相中，磁力搅拌器以一定的速度单独搅拌有机相，进行电催化得到溴化反应后的产物。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：磁力搅拌器以30-40 r/min的速度匀速搅拌有机相，整个反应装置在0℃环境下进行电催化反应。