一种Cu-MOF材料、纳米片及其制备方法与应用与流程

本申请涉及金属有机框架化合物，尤其涉及一种cu-mof材料、纳米片及其制备方法与应用。

背景技术：

1、铁电性、多铁性和磁电性材料在前沿高端技术器件中的应用具有重要的研究价值。特别是铁电材料，具有可切换的电极化特性，可应用在非易失性计算设备、电容器、微机电系统(micro-electro-mechanical system，mems)、半导体芯片、场效应晶体管(fieldeffect transistor，fets)、通信信号处理单元、超声医学成像设备、以及非线性光学器件。

2、相关技术中的主要应用的铁电体包括钙钛矿家族的陶瓷材料，例如钛酸钡(batio3，bto)和锆钛酸铅(pb(zr1-xtix)o3，pzt)。然而，由于钙钛矿类陶瓷材料具有如下缺点：高温加工、较高的分子量、有毒、昂贵、重金属含量高等缺点，引发了对铁电材料可替代材料的研究。

3、相关技术中同样开发了一系列新型材料，例如聚合物，有机-无机杂化材料，小分子和液晶，已经探索了在铁电和多铁相关的应用；上述材料的合成过程较为复杂。

4、申请内容

5、本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种cu-mof材料，该材料的铁电性能优异且合成过程简单。

6、本申请还提供了上述cu-mof材料的制备方法。

7、本申请还提供了上述cu-mof材料的应用。

8、本申请还提供了一种cu-mof纳米片。

9、本申请还提供了上述cu-mof纳米片的制备方法。

10、本申请还提供了上述cu-mof纳米片的应用。

11、为了达到上述目的，本申请的第一方面提供了一种cu-mof材料，所述cu-mof材料的化学式如下：

12、[cul12(h2o)2](no3)2(h2o)1.5·(ch3oh)；

13、所述l1为phpo(nh4py)2。

14、本申请中cu-mof(cu-metal-organic framework，铜金属有机框架化合物)材料中具有金属离子(铜离子)、配位配体(l1)、反离子和客体分子的结构组分，提供了铁电材料所需的对称性(极性点群)，因此具有优异的铁电性能。

15、本申请中cu-mof材料由一个cu(ii)离子、两个配体基序(l1)、两个在四个位置上无序的电荷平衡(非配位)硝酸根离子、两个配位水分子以及甲醇和水的溶剂化分子组成的不对称单元。

16、cu(ii)离子位于一个扭曲的八面体环境中，四个npyridyl(吡啶氮)接触来自四个不同的配体单元和两个配位的水分子。每个配体基序充当两个不同cu(ii)中心之间的桥梁。

17、本申请中cu-mof材料的空间群cc、点群“m”、点群对称性“cs”。

18、本申请中cu-mof材料的晶胞参数如下：β＝127.862°。

19、可选地，所述cu-mof材料为层状晶体。

20、层状晶体有利于后续直接形成纳米片。

21、可选地，所述cu-mof材料的具有铁电性。

22、可选地，所述cu-mof材料的厚度为0.001mm～999.999mm。

23、可选地，所述cu-mof材料的厚度为1μm～5000μm。

24、本申请第二方面提供了上述cu-mof材料的制备方法，包括以下步骤：

25、将l1、铜盐和溶剂混合后反应；

26、所述反应的温度为20℃～30℃；

27、所述反应的时间为28天～35天。

28、本申请通过简单的溶液法即可实现cu-mof材料的合成，反应温度低，能耗低，环境友好，且产品性能可控，具有良好的应用前景。

29、可选地，所述溶剂包括甲醇和水。

30、本申请第三方面提供了上述cu-mof材料在制备铁电材料中的应用。

31、本申请第四方面提供了一种cu-mof纳米片，制备原料为上述的cu-mof材料；

32、所述cu-mof纳米片的厚度为0.1nm～60nm。

33、本申请第五方面提供了上述cu-mof纳米片的制备方法，包括以下步骤：

34、将所述cu-mof材料机械剥离。

35、本申请中纳米片通过简单的机械剥离即可得到，操作简单。

36、本申请第六方面提供了上述cu-mof纳米片在制备铁电材料中的应用。

37、本申请采用简单的溶液法合成了cu-mof材料，然后使用机械剥离以获得薄层；成功将cu-mof材料({cuiil12}n-mof)晶体剥离成了二维纳米片。该方法操作简单易行，反应温度低，能耗低，环保，产品形态可控，具有良好的应用前景。

技术实现思路

技术特征：

1.一种cu-mof材料，其特征在于，所述cu-mof材料的化学式如下：

2.如权利要求1所述的cu-mof材料，其特征在于，所述cu-mof材料为层状晶体。

3.如权利要求1所述的cu-mof材料，其特征在于，所述cu-mof材料具有铁电性。

4.如权利要求1所述的cu-mof材料，其特征在于，所述cu-mof材料的厚度为0.001mm～999.999mm。

5.如权利要求1至4任一项所述的cu-mof材料，其特征在于，所述cu-mof材料的厚度为1μm～5000μm。

6.一种如权利要求1至5任一项所述cu-mof材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括甲醇和水。

8.一种cu-mof纳米片，其特征在于，制备原料为权利要求1至5任一项中所述cu-mof材料；

9.一种如权利要求8所述的cu-mof纳米片的制备方法，其特征在于，将所述cu-mof材料机械剥离。

10.一种如权利要求1至5任一项所述的cu-mof材料或如权利要求8所述的cu-mof纳米片在制备铁电材料中的应用。

技术总结
本申请提供了一种Cu‑MOF材料、纳米片及其制备方法与应用。该材料的化学式如下：[CuL<supgt;1</supgt;<subgt;2</subgt;(H<subgt;2</subgt;O)<subgt;2</subgt;](NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;(H<subgt;2</subgt;O)<subgt;1.5</subgt;·(CH<subgt;3</subgt;OH)；所述L<supgt;1</supgt;为PhPO(NH<supgt;4</supgt;Py)<subgt;2</subgt;。本申请中Cu‑MOF材料中具有金属离子、配位配体、反离子和客体分子的结构组分，提供了铁电材料所需的对称性(极性点群)，因此具有优异的铁电性能。本申请还采用简单的溶液法合成了Cu‑MOF材料，然后使用机械剥离以获得薄层；成功将Cu‑MOF材料({Cu<supgt;II</supgt;L<supgt;1</supgt;<subgt;2</subgt;}<subgt;n</subgt;‑MOF)晶体剥离成了二维纳米片。该方法操作简单易行，反应温度低，能耗低，环保，产品形态可控，具有良好的应用前景。

技术研发人员：李江宇,任传来,钟高阔,冼振惠
受保护的技术使用者：深圳先进技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4