本發(fā)明屬于納米材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法。

背景技術(shù)：

磁性材料是重要的功能材料，作為一種典型的磁性金屬材料，具有獨(dú)特的各向異性磁性，對磁記憶器件、磁傳感器、催化劑等應(yīng)用有著重要的應(yīng)用價(jià)值。

二維（2d）超薄納米片由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、電子傳輸性能與物理構(gòu)造，已成為被廣泛公認(rèn)的一系列能源應(yīng)用材料。超薄納米片不僅可以使大量的表面活性位點(diǎn)以及大面積與電解質(zhì)和電極快速界面電荷轉(zhuǎn)移的親密接觸提供了一個(gè)很高的比表面積，同時(shí)也使更多的暴露內(nèi)部原子的高活性位點(diǎn)通過表面重組。

金屬有機(jī)框架材料（mof），一種新型的由金屬離子和團(tuán)簇有機(jī)物組成的多孔配體材料，現(xiàn)已被廣泛研究。各種表征方法表明優(yōu)良的骨骼框架和良好的孔隙結(jié)構(gòu)使mof材料適用于超級電容器，傳感器，吸附，藥物傳輸?shù)确矫?。相比與其他配體材料，因?yàn)榇蟊砻娣e，高孔隙率，低密度，可控結(jié)構(gòu)，可調(diào)孔徑，mofs材料被認(rèn)為是未來納米領(lǐng)域中最有前景的材料之一。mofs材料前驅(qū)體的孔隙的大小可以通過改變有機(jī)配位體被調(diào)諧，最大孔徑為9.8納米。

二維mof納米片展現(xiàn)出很多不同于傳統(tǒng)塊體mof材料的獨(dú)特性質(zhì)。比如，它們的超薄片狀結(jié)構(gòu)有利于電子的傳輸，進(jìn)而有利于提高電儲能設(shè)備的性能。不同于塊狀材料的活性位點(diǎn)主要在mof的孔道內(nèi)部，二維mof納米片會暴露大量的活性位點(diǎn)在片層表面，有利于底物分子與活性位點(diǎn)的接觸，進(jìn)而提高mof在催化或傳感領(lǐng)域的性能。因此，設(shè)計(jì)合成二維片狀結(jié)構(gòu)的mof材料是一個(gè)很重要的研究方向，不僅可以提高mof材料的性能，還可以拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于以上現(xiàn)有技術(shù)及市場的需要，本發(fā)明提供一種堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法。

本發(fā)明包括以下步驟：

1）將鈷鹽和過渡金屬鹽混合溶解在甲醇中，形成溶液a；

2）將有機(jī)配體溶于甲醇中，形成有機(jī)配體溶液b；

3）將所述溶液a和溶液b混合后，在超聲條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到沸石咪唑類骨架材料67；

4）將所述沸石咪唑類骨架材料67與溶液a再混合，在100～200℃的恒溫條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)；

5）水熱反應(yīng)結(jié)束后，用甲醇清洗，得堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料。

6）在上述反應(yīng)步驟3）中，在超聲條件下進(jìn)行反應(yīng)，可使反應(yīng)物顆粒更加細(xì)小化，增加接觸面積，使反應(yīng)進(jìn)行的更加快速和徹底。

7）在上述反應(yīng)步驟4）中，100～200℃的高溫條件能增加分子的運(yùn)動(dòng)速度，無論是在熱力學(xué)還是動(dòng)力學(xué)上都加快了反應(yīng)速度，使反應(yīng)進(jìn)行的更加快速和徹底。

本發(fā)明利用無毒的原料合成一系列的高質(zhì)量的鈷基納米材料，且設(shè)計(jì)合理，操作簡單，反應(yīng)容易控制，重復(fù)性好，無污染，安全性好。本發(fā)明通過采用不同比例的鈷鹽與過渡金屬鹽進(jìn)行反應(yīng)，最終所制得的材料中的各金屬鹽的比例不同，可以制備出形貌不同的金屬合金顆粒。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明是由簡單水熱法制備而成，采用的原材料無毒、環(huán)保、成本低，工藝簡單，易于操作控制，適于連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)，制備過程綠色環(huán)保。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述鈷鹽為co(no3)2?6h2o，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，由于硝酸根易脫去，更易得到所需的產(chǎn)物，因此優(yōu)先采用這幾種鎳酸鹽。

所述過渡金屬鹽為鎳鹽、銅鹽、錳鹽或鋅鹽。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，由于這幾種鹽價(jià)廉易得，相對比較穩(wěn)定，因此優(yōu)先采用這幾種過渡金屬鹽。

所述有機(jī)配體為2-甲基咪唑。2-甲基咪唑?yàn)槌Ｒ娪袡C(jī)配體，價(jià)廉且易得，因此優(yōu)先采用。

附圖說明

圖1為中間產(chǎn)物沸石咪唑類骨架材料67掃描電鏡照片。

圖2為實(shí)例1制得的堆積納米片的掃描電鏡照片。

圖3為實(shí)例2制得的堆積納米片的掃描電鏡照片。

圖4為實(shí)例3制得的堆積納米片的掃描電鏡照片。

圖5為實(shí)例4制得的堆積納米片的掃描電鏡照片。

具體實(shí)施方式

下面實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。

以下各實(shí)施例制備的堆積結(jié)構(gòu)納米片的形貌通過supra-55型掃描電子顯微鏡（sem）照片顯示。

實(shí)施例1：

（1）分別稱取0.53g的co(no3)2?6h2o、0.0174g的ni(no3)2?6h2o，溶解在15ml的甲醇溶液中，取得15ml溶液a。其中鈷鎳摩爾比為30∶1。

（2）稱取0.616g的2-甲基咪唑溶于15ml甲醇溶液中，形成15ml的溶液b。

（3）將溶液a迅速滴加到步驟（2）取得的溶液b中，并超聲15min得到中間產(chǎn)物沸石咪唑類骨架材料67（簡稱zif-67）。

（4）將步驟（3）中的中間產(chǎn)物沸石咪唑類骨架材料67離心沉淀出來溶于15ml甲醇溶液中，得到15ml的沸石咪唑類骨架材料67的甲醇溶液。

（5）將步驟（4）得到的沸石咪唑類骨架材料67的甲醇溶液與15ml溶液a混合，并在100～120℃環(huán)境條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)1h。

水熱反應(yīng)完成后，用甲醇多次洗滌，得到產(chǎn)物。

實(shí)施例2：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟同實(shí)施例1，不同之處是，鈷鎳摩爾比為10∶1。

實(shí)施例3：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟同實(shí)施例1，不同之處是，鈷鎳摩爾比為5∶1。

實(shí)施例4：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟同實(shí)施例1，不同之處是，鈷鎳摩爾比為1∶1。

圖1所示為中間產(chǎn)物沸石咪唑類骨架材料67掃描電鏡照片，由圖中可以看出得到的中間產(chǎn)物大小均勻，呈完美的六面體結(jié)構(gòu)。

圖2所示為實(shí)例1制得的鈷鎳摩爾比為30∶1，堆積納米片的掃描電鏡照片，從圖中可以看出樣品為納米片堆積的球狀結(jié)構(gòu)，納米片厚度均勻。

圖3所示為實(shí)例2制得的鈷鎳摩爾比為10∶1，堆積納米片的掃描電鏡照片，從圖中可以看出樣品為納米片堆積的球狀結(jié)構(gòu)，隨著鎳鹽摩爾量的增加，納米片厚度增加。

圖4所示為實(shí)例3制得的鈷鎳摩爾比為5∶1，堆積納米片的掃描電鏡照片，從圖中可以看出樣品為納米片堆積的球狀結(jié)構(gòu)，納米片厚度繼續(xù)增加。

圖5所示為實(shí)例4制得的鈷鎳摩爾比為1∶1，堆積納米片的掃描電鏡照片，從圖中可以看出樣品為納米片堆積的類球狀結(jié)構(gòu)，密集球狀結(jié)構(gòu)開始減弱。

實(shí)施例5：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟類同實(shí)施例1，不同之處是，ni(no3)2?6h2o換為cu(no3)2?3h2o。

實(shí)施例6：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟類同實(shí)施例2，不同之處是，ni(no3)2?6h2o換為cu(no3)2?3h2o。

實(shí)施例7：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟類同實(shí)施例3，不同之處是，ni(no3)2?6h2o換為cu(no3)2?3h2o。

實(shí)施例8：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟類同實(shí)施例4，不同之處是，ni(no3)2?6h2o換為cu(no3)2?3h2o。

實(shí)施例9：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟類同實(shí)施例1，不同之處是，ni(no3)2?6h2o換為mnso4?h2o。

實(shí)施例10：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟類同實(shí)施例2，不同之處是，ni(no3)2?6h2o換為mnso4?h2o。

實(shí)施例11：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟類同實(shí)施例3，不同之處是，ni(no3)2?6h2o換為mnso4?h2o。

實(shí)施例12：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟同實(shí)施例4，不同之處是，ni(no3)2?6h2o換為mnso4?h2o。

實(shí)施例13：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟同實(shí)施例1，不同之處是，ni(no3)2?6h2o換為c4h6o4zn?2h2o。

實(shí)施例14：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟同實(shí)施例2，不同之處是，ni(no3)2?6h2o換為c4h6o4zn?2h2o。

實(shí)施例15：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟同實(shí)施例3，不同之處是，ni(no3)2?6h2o換為c4h6o4zn?2h2o。

實(shí)施例16：

堆積納米片結(jié)構(gòu)的鈷基材料的制備方法，步驟同實(shí)施例4，不同之處是，ni(no3)2?6h2o換為c4h6o4zn?2h2o。

將以上實(shí)施例5至16取得的產(chǎn)物通過supra-55型掃描電子顯微鏡顯示，其結(jié)果類同實(shí)施例1至4。