本發(fā)明屬于多孔微納米材料，具體涉及一種三維碳負載銅納米物種材料及其制備方法、二維碳納米片負載銅納米顆粒材料及其制備方法。

背景技術：

1、zncu-btc作為金屬有機骨架(mof)材料中的一種，具有三維開放框架和高穩(wěn)定性、高比表面積、大孔隙率、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和不同尺度的結(jié)構(gòu)調(diào)控能力的特點，是廣泛研究的mof之一。由于其結(jié)構(gòu)特征和物理化學性質(zhì)，zncu-btc納米材料可廣泛應用于電化學儲能、催化、吸附、分離和儲氣等領域。

2、通過調(diào)控zncu-btc納米材料中銅納米顆粒的形貌，可得到不同形貌的納米材料，并改變材料的比表面積、暴露的晶面以及表面缺陷，進而影響催化效率和性能。然而，目前的研究仍無法精準調(diào)控納米顆粒的形貌變換，更未見立方形貌的銅納米顆粒的報道。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種三維碳負載銅納米物種材料及其制備方法、二維碳納米片負載銅納米顆粒材料及其制備方法。本發(fā)明提供的三維碳負載銅納米物種材料，形貌均勻，銅納米物種呈立方結(jié)構(gòu)。

2、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供以下技術方案：

3、本發(fā)明提供了一種三維碳負載銅納米物種材料，包括三維碳和負載在所述三維碳上的銅納米物種；所述銅納米物種包括零價銅和二價銅；所述銅納米物種呈立方結(jié)構(gòu)。

4、本發(fā)明還提供了上述技術方案所述三維碳負載銅納米物種材料的制備方法，包括以下步驟：

5、將zncu-btc與三價鐵源混合，進行煅燒，得到所述三維碳負載銅納米物種材料；

6、所述zncu-btc與三價鐵源的質(zhì)量比為10:3～5；

7、所述煅燒的溫度為900～1000℃。

8、優(yōu)選地，所述三價鐵源包括氯化鐵、硝酸鐵和硫酸鐵中的一種或幾種。

9、優(yōu)選地，所述煅燒在惰性氣氛中進行；

10、所述煅燒的時間為2～4h。

11、優(yōu)選地，所述zncu-btc的制備方法包括：將鋅源、銅源、均苯三甲酸和極性有機溶劑混合，進行溶劑熱反應，得到zncu-btc；

12、所述鋅源與銅源的質(zhì)量比為1:1；

13、所述銅源與均苯三甲酸的質(zhì)量比為2:3。

14、優(yōu)選地，所述鋅源包括氯化鋅、硫酸鋅和硝酸鋅中的一種或幾種；

15、所述銅源包括氯化銅、硫酸銅和硝酸銅中的一種或幾種。

16、優(yōu)選地，所述極性有機溶劑為n,n-二甲基甲酰胺；

17、所述銅源的質(zhì)量與極性有機溶劑的體積比為4mg:1～2ml。

18、本發(fā)明提供了一種二維碳納米片負載銅納米顆粒材料，包括二維碳納米片和負載在所述二維碳納米片上的銅納米顆粒；所述銅納米顆粒包括cucl納米顆粒和零價銅納米顆粒；所述銅納米顆粒為立方結(jié)構(gòu)。

19、優(yōu)選地，所述銅納米顆粒的粒徑為100～200nm。

20、本發(fā)明還提供了上述技術方案所述二維碳納米片負載銅納米顆粒材料的制備方法，包括以下步驟：將所述的三維碳負載銅納米物種材料進行酸化，得到所述二維碳納米片負載銅納米顆粒材料；

21、所述酸化所用酸溶液為鹽酸溶液；

22、所述鹽酸溶液的濃度為6m。

23、本發(fā)明提供了一種三維碳負載銅納米物種材料，包括三維碳和負載在所述三維碳上的銅納米物種；所述銅納米物種包括零價銅和二價銅；所述銅納米物種呈立方結(jié)構(gòu)。本發(fā)明首次在三維碳上負載立方形貌的銅納米物種，可應用于電化學儲能、催化、吸附等領域。

24、本發(fā)明提供了上述三維碳負載銅納米物種材料的制備方法，使用zncu基mof材料zncu-btc，利用配體的競爭配位方法，通過添加三價鐵源并控制用量，在材料的形態(tài)控制和組成選擇之間取得平衡，得到了具有立方結(jié)構(gòu)的銅納米物種負載在三維碳材料上。

25、本發(fā)明還提供了一種二維碳納米片負載銅納米顆粒材料及其制備方法，在三維碳負載銅物納米種材料的基礎上進行酸化，對三維碳材料進行剝離，得到二維片層碳納米材料，同時剝離后暴露的銅納米物種在酸性條件下，發(fā)生歧化反應，得到cucl納米顆粒。本發(fā)明提供的制備方法成本低廉、操作簡單、反應安全、時間短、可重復性高，該方法有望實現(xiàn)普適性，擴展到其他復合材料的制備中，并且得到的二維碳納米片負載銅納米顆粒材料(cucl-cns)可以應用于很多場景。

26、通過測試結(jié)果可知，利用本發(fā)明提供的方法得到的二維碳納米片負載銅納米顆粒材料，銅納米顆粒的粒徑為100～200nm。

技術特征：

1.一種三維碳負載銅納米物種材料，其特征在于，包括三維碳和負載在所述三維碳上的銅納米物種；所述銅納米物種包括零價銅和二價銅；所述銅納米物種呈立方結(jié)構(gòu)。

2.權(quán)利要求1所述三維碳負載銅納米物種材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述三價鐵源包括氯化鐵、硝酸鐵和硫酸鐵中的一種或幾種。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒在惰性氣氛中進行；

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述zncu-btc的制備方法包括：將鋅源、銅源、均苯三甲酸和極性有機溶劑混合，進行溶劑熱反應，得到zncu-btc；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鋅源包括氯化鋅、硫酸鋅和硝酸鋅中的一種或幾種；

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述極性有機溶劑為n,n-二甲基甲酰胺；

8.一種二維碳納米片負載銅納米顆粒材料，其特征在于，包括二維碳納米片和負載在所述二維碳納米片上的銅納米顆粒；所述銅納米顆粒包括cucl納米顆粒和零價銅納米顆粒；所述銅納米顆粒為立方結(jié)構(gòu)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的二維碳納米片負載銅納米顆粒材料，其特征在于，所述銅納米顆粒的粒徑為100～200nm。

10.權(quán)利要求8～9任一項所述二維碳納米片負載銅納米顆粒材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將權(quán)利要求1或權(quán)利要求2～7任一項所述的三維碳負載銅納米物種材料進行酸化，得到所述二維碳納米片負載銅納米顆粒材料；

技術總結(jié)
本發(fā)明提供了一種三維碳負載銅納米物種材料及其制備方法、二維碳納米片負載銅納米顆粒材料及其制備方法，屬于多孔微納米材料技術領域。本發(fā)明提供的三維碳負載銅納米物種材料，包括三維碳和負載在所述三維碳上的銅納米物種；所述銅納米物種包括零價銅和二價銅；所述銅納米物種呈立方結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供了三維碳負載銅納米物種材料的制備方法，包括：將ZnCu?BTC與三價鐵源混合，進行煅燒，得到所述三維碳負載銅納米物種材料。本發(fā)明得到的三維碳負載銅納米物種材料中銅納米物種呈立方結(jié)構(gòu)，形貌均勻；提供的方法利用配體的競爭配位原理，通過控制三價鐵源的用量，精準控制納米顆粒的形貌，得到立方狀結(jié)構(gòu)的銅納米物種。

技術研發(fā)人員：林曉宇,葉其流,王朝,謝華森,包郁航,包曉峰,吳玲丹
受保護的技術使用者：文成縣昌泰電力有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9