[发明专利]一种导电金属有机框架纳米棒阵列复合材料及制备和应用

说明书

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种导电金属有机框架纳米棒阵列复合材料及制备和应用。本发明制备方法包括以下步骤：(s1)将氢氧化物纳米棒阵列与导电有机配体通过水热反应自组装获得核壳结构纳米棒阵列；(s2)将核壳结构纳米棒阵列进行原位电化学还原，即可得到所述导电金属有机框架纳米棒阵列复合材料。本发明通过刻蚀、外延生长以及原位电还原方法合成导电金属有机框架纳米棒阵列复合材料，完成了导电金属有机框架的定向生长，金属氧化物的生成以及与金属有机框架的有效复合，由原位电化学还原法完成了导电金属有机框架与金属氧化物的复合，作为检测传感平台，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种导电金属有机框架纳米棒阵列复合材料及制备和应用。

背景技术

金属有机骨架(MOFs)是一种由金属离子和有机配体组成的晶体材料，具有大的表面积、可定制的成分和多孔结构，因而具有高的表面化学活性、大的化学吸附能力和高的表面-体积比，在分子识别、能源、气体分离等方面显示出巨大的潜力。尤其作为催化剂，金属有机框架材料具备一定的选择性和较好的催化活性。然而，绝大多数金属有机框架材料导电性较差，这严重限制了其在电化学传感上的应用。因此，一种十分可取的策略是开发导电金属有机框框架复合金属氧化物材料，提升材料导电性，将其作为高效的过氧化氢检测传感元。

近年来，类石墨烯的二维导电金属有机框架引起了科研人员的关注。这类二维金属有机框架材料是由三苯基配体分子和金属离子(如Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Pt²⁺)配位形成的，具有类似石墨烯的六边形拓扑结构层，其导电性优异。尤其是该类晶体材料具备高孔隙率和均匀分布的金属活性位点，可以直接用作电催化剂，但难点是目前常规方法无法可控合成导电金属有机框架/金属氧化物的复合材料。

CN112300402A公开了一种二维导电金属有机框架电磁波吸收剂的制备方法，具体公开了以氧化亚铜和4-羟基苯硫酚为原料通过溶剂热回流法制备二维导电金属有机杂化层状配合物Cu(SPhOH)，将制备的Cu(SPhOH)粉末与切片石蜡在超声加热分散，通过模压得到结构件。该技术方案提供了一种导电金属有机框架/金属氧化物，制备得到的产品能够作为电磁波吸收剂，但不具有催化能力。

CN112376080A公开了一种基于三环喹唑啉的二维导电金属有机框架材料及制备方法，具体公开了将2,3,7,8,12,13-六羟基三环喹唑啉与二价金属离子M²⁺溶于溶剂中，反应得到一种基于三环喹唑啉的二维导电金属有机框架材料M₃(HHTQ)₂(M＝Cu，Ni，Co，Mn，Fe)，具有式II所示结构。该技术方案合成步骤简单，所需条件温和，获得的是具有蜂窝状孔道的二维片层结构，具有高电导率，高结晶性，高稳定性等优势，但是导电金属有机框架材料和金属离子的结合力不够强，导电金属有机框架材料上的催化位点也不够多，催化能力还存在改进空间。

综上所述，现有技术仍缺乏一种催化效率高催化能力强的金属有机框架复合材料。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷，本发明提供了一种导电金属有机框架纳米棒阵列复合材料的制备方法，通过刻蚀、外延生长以及原位电还原方法合成导电金属有机框架纳米棒阵列复合材料，由原位电化学还原法完成了导电金属有机框架与金属氧化物的复合，由此解决了金属有机框架材料导电性差，难以与金属氧化物复合，电催化性能不理想等问题。本发明的详细技术方案如下所述。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种导电金属有机框架纳米棒阵列复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(s1)将氢氧化物纳米棒阵列与导电有机配体通过水热反应自组装获得核壳结构纳米棒阵列；

(s2)将核壳结构纳米棒阵列进行原位电化学还原，即可得到所述导电金属有机框架纳米棒阵列复合材料。