【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及復合材料及其制法與應用，具體為一種介孔導電zno/zif-8復合材料及其制法與應用。
技術介紹
1、隨著科學技術與經濟社會的進一步發展，高性能傳感器的需求日益增大。其中，氣體傳感器在健康監測、物聯網、智能家居、智能城市建設等方面展現出強大的前景，受到了廣大科研工作者的密切關注。介孔材料由于具有高孔隙率、高比表面積等優勢，被廣泛應用于氣體傳感、吸附分離、催化等領域。金屬-有機框架材料(mofs)由于其高度有序的孔道結構、超高的比表面積、具備一定機械強度的剛性結構、化學可修飾性等諸多優點，在催化和傳感領域有著廣闊的應用前景。
2、然而多數mofs材料固有的導電性較差，這使它們的應用受到了很大限制；另一方面，mofs材料是孔徑在2nm以下的微孔結構，這不利于參與反應的外界分子(如氣體)在mofs材料內部的大量擴散，從而影響反應分子與mofs材料內部更多的活性位點接觸，限制了mofs材料性能的進一步提升。
3、zif–8是一類常見的低導電性mofs材料，將zif–8與導電物復合是提高zif–8導電性的有效方法，但是，存在分相、界面復合不充分、多晶結構導致的傳質路徑復雜而無法有效提高mofs導電性和性能的缺點。
技術實現思路
1、專利技術目的：為了克服現有技術中存在的不足，本專利技術的目的是提供一種原料易得、操作簡單的介孔導電zno/zif-8復合材料的制備方法，本專利技術的另一目的是提供一種比表面積高、孔徑可控、結晶度高、均勻結晶、載流子遷移率高的介孔
2、技術方案：本專利技術所述的一種介孔導電zno/zif-8復合材料的制備方法，包括以下步驟：
3、步驟一，將兩親性嵌段共聚物溶解在有機溶劑中，攪拌均勻得到溶液a；將2–甲基咪唑溶解在去離子水中，攪拌均勻后得到均相溶液b；將含鋅金屬鹽溶解在去離子水中，攪拌均勻后得到均相溶液c；
4、步驟二，將溶液a與溶液b混合，攪拌后得到均相溶液d，然后將溶液c與溶液d混合，得到均相溶液e，并持續攪拌；
5、步驟三，將攪拌后的溶液e離心，產物f用甲醇洗滌，將產物f在有機溶劑中攪拌浸泡，獲得產物g；
6、步驟四，將產物g在空氣環境下表面部分氧化，得到介孔導電zno基復合材料。
7、進一步地，步驟一中，兩親性嵌段共聚物為聚苯乙烯–聚環氧乙烷(ps–b–peo)、聚環氧乙烷–聚甲基丙烯酸甲酯(peo–b–pmma)、聚苯乙烯–聚4–乙烯基吡啶(ps–b–p4vp)中的一種或多種。兩親性嵌段共聚物的親水段分子量為1000～9000g/mol，疏水段分子量1000～40000g/mol。
8、進一步地，有機溶劑為n,n–二甲基甲酰胺(dmf)、n,n–二甲基乙酰胺(dma)、二甲基亞砜(dmso)、吡啶(pyridine)、四氫呋喃(thf)中的一種或多種。
9、進一步地，含鋅金屬鹽為硝酸鋅、氯化鋅、乙酸鋅、硫酸鋅中的一種或多種。
10、進一步地，兩親性嵌段共聚物、2–甲基咪唑、含鋅金屬鹽的濃度比為0.5～20:1:0.2～5。
11、進一步地，步驟二中，攪拌轉速為20～600轉/分，攪拌時間為6～12h。
12、進一步地，步驟三中，攪拌浸泡的溫度為20～60℃，所述攪拌浸泡時間為20min～24h。
13、進一步地，步驟四中，表面部分氧化是以2～10℃/min的升溫速率升溫至260～450℃，保溫1～6h。
14、本專利技術所述的一種介孔導電zno/zif-8復合材料的制備方法所得介孔導電zno/zif-8復合材料，介孔導電zno/zif–8復合材料為菱形十二面體，平均孔徑為10～50nm。
15、本專利技術所述的一種介孔導電zno/zif-8復合材料在二氧化氮氣體傳感器、光催化、光電探測中的應用。
16、制備原理：由于直接合成介孔zif–8材料具有較大困難，本專利技術以兩親性嵌段共聚物作為模板劑，以含鋅鹽為鋅源，2-甲基咪唑為有機配體，兩親性嵌段共聚物的疏水段在溶劑中發生團聚，形成以疏水段為核，親水段為殼的球型膠束，有機配體通過靜電吸引力吸附到兩親性嵌段共聚物的親水段，加入鋅鹽溶液后，鋅與有機配體通過配位作用環繞膠束生長形成zif-8/模板劑復合物，攪拌浸泡除去模板劑，得到介孔導電zno/zif-8復合材料。
17、空氣環境下表面部分氧化介孔zif-8過程，可使殘余的帶有sp2雜化碳碳雙鍵的模板劑生成無定型c骨架以支撐氧化過程中的介孔結構不被破壞，再經過進一步氧化后去除多余的碳，得到純凈的介孔導電zno/zif-8復合材料。本專利技術中，提供了一種新的方法用于制備兼具高開放結構和優良導電性的mofs材料，擴大了mofs材料的應用范圍。
18、由于嵌段共聚物分子量和氧化溫度分別對于介孔zif–8材料的孔徑大小和結晶度具有很大影響，因此利用該方法并且進行合適的嵌段共聚物分子量和氧化溫度調控得到的介孔zif-8材料孔徑大小在10～50nm之間，并且具有較高的結晶度。通過改變兩親性嵌段共聚物的疏水段、親水段的長度，可合成不同孔徑大小和比表面積的介孔導電zno/zif-8復合材料。通過控制兩親性嵌段共聚物的疏水段、親水段的長度，含鋅金屬鹽與有機配體的配比，可合成具有不同孔有序度和不同尺寸的zif-8。通過控制轉速，可合成是否具有介孔結構的zif-8；通過控制有機溶劑的攪拌浸泡溫度和時間，可合成是否具有介孔結構的zif-8。通過控制升溫速率、氧化溫度及保溫時間，可合成具有不同成分、結構和結晶度的介孔導電zno/zif-8復合材料有益效果：本專利技術和現有技術相比，具有如下顯著性特點：
19、1、所得介孔zif-8材料具有高比表面積、孔徑可控、結晶度高、均勻結晶和高載流子遷移率等特點，在光催化、光電探測、氣體傳感等方面具有重大應用前景；
20、2、同時解決了導電性較差mofs材料的導電問題以及mofs材料固有的微孔結構導致的性能利用不充分問題；
21、3、兩步法合成介孔導電zno/zif–8復合材料，原料易得，制備方法操作簡單，易于重復，適合大批次生產。
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1.一種介孔導電ZnO/ZIF-8復合材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種介孔導電ZnO/ZIF-8復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟一中，兩親性嵌段共聚物為聚苯乙烯–聚環氧乙烷、聚環氧乙烷–聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯–聚4–乙烯基吡啶中的一種或多種；兩親性嵌段共聚物的親水段分子量為1000～9000g/mol，疏水段分子量1000～40000g/mol。
3.根據權利要求1所述的一種介孔導電ZnO/ZIF-8復合材料的制備方法，其特征在于：所述有機溶劑為N,N–二甲基甲酰胺、N,N–二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、吡啶、四氫呋喃中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的一種介孔導電ZnO/ZIF-8復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟一中，含鋅金屬鹽為硝酸鋅、氯化鋅、乙酸鋅、硫酸鋅中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述的一種介孔導電ZnO/ZIF-8復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟一中，兩親性嵌段共聚物、2–甲基咪唑、含鋅金屬鹽的濃度比為0.5～20:1:0.2～5。
7.根據權利要求1所述的一種介孔導電ZnO/ZIF-8復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟三中，攪拌浸泡的溫度為20～60℃，所述攪拌浸泡時間為20min～24h。
8.根據權利要求1所述的一種介孔導電ZnO/ZIF-8復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟四中，表面部分氧化是以2～10℃/min的升溫速率升溫至260～450℃，保溫1～6h。
9.權利要求1～8任一項所述的一種介孔導電ZnO/ZIF-8復合材料的制備方法所得介孔導電ZnO/ZIF-8復合材料，其特征在于：所述介孔導電ZnO/ZIF–8復合材料為菱形十二面體，平均孔徑為10～50nm。
10.根據權利要求9所述的介孔導電ZnO/ZIF-8復合材料在二氧化氮氣體傳感器、光催化、光電探測中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種介孔導電zno/zif-8復合材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種介孔導電zno/zif-8復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟一中，兩親性嵌段共聚物為聚苯乙烯–聚環氧乙烷、聚環氧乙烷–聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯–聚4–乙烯基吡啶中的一種或多種；兩親性嵌段共聚物的親水段分子量為1000～9000g/mol，疏水段分子量1000～40000g/mol。
3.根據權利要求1所述的一種介孔導電zno/zif-8復合材料的制備方法，其特征在于：所述有機溶劑為n,n–二甲基甲酰胺、n,n–二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、吡啶、四氫呋喃中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的一種介孔導電zno/zif-8復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟一中，含鋅金屬鹽為硝酸鋅、氯化鋅、乙酸鋅、硫酸鋅中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述的一種介孔導電zno/zif-8復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟一中，兩親性嵌段共聚物、2–甲基咪唑、含鋅金...
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