一种金属有机框架化合物薄膜镀层的绿色快速制备方法技术

本发明专利技术提供了一种金属有机框架化合物薄膜镀层的绿色快速制备方法，具体公开了其包括以下步骤：S1)制备半降解金属有机框架化合物：将金属有机框架化合物分散在缓冲溶液中，机械力分散后静置；S2)电镀半降解金属有机框架化合物层：以步骤S1)获得的分散液作为电镀液，在三电极体系中进行电镀反应，所述三电极系统包含对电极、参比电极和工作电极，所述工作电极表面获得半降解金属有机框架化合物层。本发明专利技术的制备方法可以提供快速简单的绿色电镀膜工艺，摆脱环境污染的弊端。电镀液成分简单，使用范围广，只要能溶解于缓冲液中的金属有机框架化合物都可以达到镀膜效果。并且电镀时间迅速，电镀液可以持续使用。电镀液可以持续使用。电镀液可以持续使用。

【技术实现步骤摘要】
一种金属有机框架化合物薄膜镀层的绿色快速制备方法


[0001]本专利技术属于化工领域，具体涉及一种金属有机框架化合物薄膜的绿色快速电镀方法。

技术介绍

[0002]镀膜工艺本是利用电解等技术将溶液中的物质电镀至金属表面，从而达到美观、防腐、改善金属表面工艺或者增加金属的某项性能的特点。现有技术中已报道采用如聚(3,4
‑
乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸钠(poly(3,4
‑
ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate，PEDOT)、聚吡咯(Polypyrrole，Ppy)做为性能优良的导电聚合物，具有良好的结构稳定性和高电荷传输速度，更重要的是具有良好的成膜性，已经在电子领域有了广泛应用。但是在上述材料镀膜过程中通常会采用有机试剂，且镀膜的方法繁琐。虽然现有技术中也已经金属有机框架(MOF)的镀膜方法，但是通常也需要复杂的反应条件和有污染的有机溶剂，进行相对长时间的反应才能合成多孔隙大比表面积的高性能镀层，并且由于其化学性质，通常薄膜不能导电。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决现有技术存在的问题，提供了一种改善电镀层的工艺、该工艺所形成的保护薄膜以及包含该保护薄膜的电极。本专利技术新发现的电镀层的工艺可以达到优于传统镀膜工艺的效果。本专利技术采用一种快速水相溶液中绿色清洁合成导电镀层的方法，在性能、环保、耗时等方面均形成大幅度的提升，其可以降低电极本身的阻抗性能，同时也可以大大改善电极探测的性能。
[0004]本专利技术一个方面提供了一种半降解金属有机框架化合物(MOF)的镀膜方法，其包括以下步骤：
[0005]S1)制备半降解金属有机框架化合物：将金属有机框架化合物分散在缓冲溶液中，机械力分散后静置；
[0006]S2)电镀半降解金属有机框架化合物层：以步骤S1)获得的分散液作为电镀液，在三电极体系中进行电镀反应，所述三电极系统包含对电极、参比电极和工作电极，所述工作电极表面获得半降解金属有机框架化合物层。
[0007]进一步地，步骤S1)中所述的金属有机框架化合物选自Zif
‑
8、HKUST
‑
1、Zif
‑
67、Uio
‑
66、MIL
‑
101、MIL
‑
100、MIL
‑
53、ZIF
‑
68、UiO
‑
67、MIL
‑
101、MOF
‑
74、MOF
‑
808、BIT
‑
72、Zn
‑
BLD、PCN
‑
222、NU
‑
1000、NENU
‑
5。
[0008]进一步地，步骤S1)中机械力分散方法包含超声分散、搅拌。
[0009]进一步地，步骤S1)中机械力分散后金属有机框架化合物半降解，所述半降解为具有规则壳状结构的金属有机框架化合物失去规则多面体结构壳状结构变为球形壳状结构。
[0010]进一步地，步骤S1)中缓冲溶液选自包含缓冲体系的缓冲溶液；所述缓冲体系选自磷酸氢二钠/磷酸二氢钠缓冲体系、邻苯二甲酸氢二钠/正磷酸二氢钠缓冲体系、乙酸/乙酸
钠缓冲体系、硼酸/四硼酸钠缓冲体系、磷酸氢二钠/氢氧化钠缓冲体系、磷酸氢二钠/磷酸缓冲体系、正磷酸二氢钾/氢氧化钠缓冲体系、磷酸二氢钠/磷酸缓冲体系、磷酸二氢钠/氢氧化钠缓冲体系、硼酸/氢氧化钠缓冲体系、邻苯二甲酸氢二钾/正磷酸二氢钾缓冲体系、磷酸二氢钾/氢氧化钠缓冲体系、四硼酸钠/盐酸缓冲体系、碳酸钠/碳酸氢钠缓冲体系、磷酸氢二钠/磷酸缓冲体系、磷酸钾/氢氧化钾缓冲体系、四硼酸钠/氢氧化钠缓冲体系、碳酸氢钠/氢氧化钠缓冲体系、磷酸氢钠/氢氧化钠缓冲体系、氯化钾/氢氧化钠缓冲体系、柠檬酸/柠檬酸钠缓冲体系、醋酸/醋酸钠缓冲体系、N
‑
甲基吗啉/乙酸缓冲体系、N
‑
甲基吗啉/盐酸缓冲体系、N
‑
甲基吗啉/甲酸缓冲体系、2,6
‑
二甲基吡啶缓冲体系、3
‑
吗啉丙磺酸/氢氧化钠缓冲体系、吗啉/乙酸缓冲体系、吗啉/盐酸缓冲体系、吗啉/甲酸缓冲体系、Tris
‑
HCl缓冲体系。
[0011]进一步地，步骤S1)中缓冲溶液的浓度为0.001M
‑
1M，例如为0.005M、0.01M、0.02M、0.03M、0.04M、0.05M、0.06M、0.07M、0.08M、0.09M、0.1M、0.2M、0.3M、0.4M、0.5M、0.6M、0.7M、0.8M、0.9M。
[0012]进一步地，步骤S1)中缓冲溶液的pH值为3
‑
8，例如为3
‑
5、4
‑
6、5
‑
7、6
‑
8，或者在上述缓冲液的缓冲体系所缓冲的pH范围内。
[0013]进一步地，步骤S1)中机械分散静置后，获得分层的分散液。
[0014]进一步地，步骤S1)获得的分散液中金属有机框架化合物的浓度为0.1
‑
10mg/mL，优选为0.5
‑
2mg/mL，例如1mg/mL。
[0015]进一步地，步骤S2)中工作电极为金电极。
[0016]进一步地，步骤S2)中对电极为铂电极，参比电极银/氯化银电极或饱和甘汞电极。
[0017]进一步地，步骤S2)中计时电流法进行电镀，优选地，电镀时间为10
‑
120秒，更优选地，电镀时间为30
‑
50秒。例如，电镀时间为30秒、35秒、40秒、45秒、50秒。
[0018]进一步地，本专利技术的制备方法中不使用有机溶剂。
[0019]本专利技术另一个方面提供了一种半降解金属有机框架化合物镀膜，所述镀膜设置在金属电极表面，并通过上述方法制备获得。
[0020]进一步地，所述金属电极选自金电极。
[0021]本专利技术又一个方面提供了一种具有半降解金属有机框架化合物镀膜的电极，所述电极以金作为基底。。
[0022]有益效果
[0023]1、本专利技术提供了一种半降解金属有机框架化合物镀膜方法，可以提供快速简单的绿色电镀膜工艺，摆脱环境污染的弊端。
[0024]2、本专利技术的电镀液成分简单，使用范围广，只要能溶解于缓冲液中的金属有机框架化合物都可以达到镀膜效果。
[0025]3、本专利技术电镀时间迅速，电镀液可以持续使用。
附图说明
[0026]图1为MOF镀膜表面的CV扫描曲线，证明增加的MOF材料都能够显著提高氧化还原峰位的大小，且显著大于经典的电镀材料。
[0027]图2为MOF镀膜表面阻抗图，阻抗图说明实施例1获得MOF镀膜能够具有降低金电极
表面阻抗，且能达到类似本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半降解金属有机框架化合物镀膜的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1)制备半降解金属有机框架化合物：将金属有机框架化合物分散在缓冲溶液中，机械力分散后静置；S2)电镀半降解金属有机框架化合物层：以步骤S1)获得的分散液作为电镀液，在三电极体系中进行电镀反应，所述三电极系统包含对电极、参比电极和工作电极，所述工作电极表面获得半降解金属有机框架化合物层；优选地，步骤S1)中所述的金属有机框架化合物选自Zif
‑
8、HKUST
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1、Zif
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67、Uio
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66、MIL
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101、MIL
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100、MIL
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53、ZIF
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68、UiO
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67、MIL
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101、MOF
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74、MOF
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808、BIT
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72、Zn
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BLD、PCN
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222、NU
‑
1000、NENU
‑
5。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1)中机械力分散方法包含超声分散、搅拌；优选地，步骤S1)中机械力分散后金属有机框架化合物半降解，所述半降解为具有规则壳状结构的金属有机框架化合物失去规则多面体结构壳状结构变为球形壳状结构；步骤S1)中机械分散静置后，获得分层的分散液。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1)中缓冲溶液选自包含缓冲体系的缓冲溶液；所述缓冲体系选自磷酸氢二钠/磷酸二氢钠缓冲体系、邻苯二甲酸氢二钠/正磷酸二氢钠缓冲体系、乙酸/乙酸钠缓冲体系、硼酸/四硼酸钠缓冲体系、磷酸氢二钠/氢氧化钠缓冲体系、磷酸氢二钠/磷酸缓冲体系、正磷酸二氢钾/氢氧化钠缓冲体系、磷酸二氢钠/磷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵生卓，都展宏，沙葆凝，赵冠楠，毕国强，王立平，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：