[发明专利]一种金属有机骨架‑氧化石墨复合材料的室温快速制备方法

摘要

本发明公开金属有机骨架‑氧化石墨复合材料的室温快速制备方法。该方法的步骤为：利用浓硫酸等强氧化剂对氧化石墨进行氧化制备GO粉末；再分别制备GO/Cu(NO₃)₂混合溶液、ZnO纳米浆液和H₃BTC乙醇溶液；最后将制备的混合液在室温下搅拌反应1~5 min制得Cu‑BTC@GO复合材料粗产物，经纯化和活化处理后，制得Cu‑BTC@GO复合材料。本发明方法所制备的复合材料与普通Cu‑BTC相比，比表面积和孔容均有提高，具有较高的CO₂和乙醇吸附容量；与传统的水热法制备Cu‑BTC@GO相比，本发明的制备方法操作简单，可在常温操作，能耗低，速率快，适合大规模工业生产。

主权项

一种金属有机骨架‑氧化石墨复合材料的室温快速制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备固体粉末态的氧化石墨：将粒径为20~60 μm的石墨粉末加入到NaNO₃和浓硫酸的混合液中，在冰浴下进行充分搅拌，同时以1~3 g min^‑1的速率加入KMnO₄，然后撤去冰浴，继续搅拌12~48小时后，加入水和H₂O₂，然后过滤，水洗、离心、喷雾干燥得到固体粉末状的氧化石墨GO；（2）制备GO/Cu(NO₃)₂混合溶液：将步骤（1）得到的固体粉末状的氧化石墨GO分散到去离子水中，待分散后加入Cu(NO₃)₂·3H₂O粉末与之混合，并超声，得到GO/Cu(NO₃)₂混合溶液；（3）制备ZnO 纳米浆液和H₃BTC乙醇溶液：将ZnO粉末分散在去离子水中并超声5~15 min制成ZnO纳米浆液，其中ZnO与去离子水的比例为0.293 g：5~10 mL；将H₃BTC溶解在无水乙醇中制得H₃BTC乙醇溶液；所述H₃BTC与无水乙醇的比例为0.840 g：10~20 mL；（4）制备金属有机骨架Cu‑BTC@GO复合材料：将N,N‑二甲基甲酰胺（DMF）加入到步骤（3）制得的ZnO 纳米浆液中，在搅拌中依次加入步骤（2）制得的GO/Cu(NO₃)₂混合溶液和步骤（3）制得的H₃BTC乙醇溶液，其中Cu(NO₃)₂、ZnO和H₃BTC满足摩尔比例为1.5~2：1：1，待继续搅拌，获得Cu‑BTC@GO复合材料初产物；最后对材料进行纯化，将材料浸泡在50~100℃无水乙醇中纯化24~72 h，再经过过滤、干燥、活化得到Cu‑BTC@GO复合材料。