一种Ni-MOFs材料及其制备方法与应用技术领域
本发明涉及金属有机框架化合物领域，尤其涉及一种Ni-MOFs材料及其制备方法
与应用。
背景技术
金属有机框架(Metal-Organic Frameworks，简称MOFs)材料是由金属离子或金属
簇与多功能的有机配体通过配位键自组装形成的一类具有网格结构的配位聚合物。MOFs材
料及其衍生物具有比表面积大、金属位点多、孔隙率高等优点，因此在催化、气体储存、气体
分离、气体传感等方面具有良好的应用前景。
目前，用于生物质平台分子(例如：糠醛)加氢反应的催化剂主要是负载有贵金属
(例如：钯、铂、金等)纳米颗粒的催化剂，但由于贵金属储量低、价格昂贵，限制了贵金属催
化剂的大规模生产应用，因此开发高效、低成本、来源丰富的非贵金属催化剂成为当今的研
究热点。
发明内容
针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种Ni-MOFs材料及其制备方法
与应用，不仅在催化生物质平台分子加氢反应中具有良好的催化性能，而且成本低廉、原料
丰富、制备方法简单，适合大规模生产应用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种Ni-MOFs材料，其微观形貌为纳米带状纤维，并且所述纳米带状纤维的宽度为
200～500nm。
一种Ni-MOFs材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A、按照每1.8956g的六水硝酸镍使用1.3699g的1,3,5-苯三甲酸和30mL的N,
N-二甲基甲酰胺的比例，将六水硝酸镍、1,3,5-苯三甲酸和N,N-二甲基甲酰胺混合，并在
146～152℃下进行150min油浴处理，然后依次进行离心处理、清洗处理和烘干处理，从而得
到粉末Ni-MOFs前驱体；
步骤B、按照每0.416g所述粉末Ni-MOFs前驱体使用80mL去离子水的比例，将所述
粉末Ni-MOFs前驱体加入到去离子水中，并进行搅拌和超声处理，然后静置至少3小时，从而
得到上述技术方案中所述的Ni-MOFs材料。
上述技术方案中所述的Ni-MOFs材料碳化后用于制备催化生物质平台分子加氢反
应催化剂。
一种催化生物质平台分子加氢反应的催化剂，其制备方法包括：对上述技术方案
中所述的Ni-MOFs材料进行碳化热解，从而得到Ni/C材料；将该Ni/C材料用作生物质平台分
子加氢反应的催化剂。
优选地，对上述技术方案中所述的Ni-MOFs材料进行碳化热解包括：在氮气气氛
下，以5℃/min的升温速率对上述技术方案中所述的Ni-MOFs材料进行加热，直至升温到500
℃后，以500℃保温2小时，从而实现碳化热解。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所提供的Ni-MOFs材料的制备方
法先采用六水硝酸镍、1,3,5-苯三甲酸和N,N-二甲基甲酰胺在不需要高压的油浴条件下直
接合成了粉末Ni-MOFs前驱体，然后将该粉末Ni-MOFs前驱体与去离子水进行反应，从而制
得了微观形貌为纳米带状纤维的Ni-MOFs材料。本发明所提供的Ni-MOFs材料碳化后得到的
Ni/C材料不仅在催化生物质平台分子加氢反应中具有良好的催化性能，而且成本低廉、原
料丰富、制备方法简单，适合大规模生产应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用
的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本
领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他
附图。
图1为本发明实施例1所制得的Ni-MOFs材料的扫描电镜照片。
图2为本发明实施例1所制得的Ni-MOFs材料的X-射线衍射图谱。
图3为本发明实施例1所制得的Ni-MOFs材料在碳化热解后所得到的Ni/C材料的透
射电镜照片。
图4为本发明实施例1中的Ni-MOFs材料在碳化热解后所得到的Ni/C材料的X-射线
衍射图谱。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整
地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本
发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的Ni-MOFs材料及其制备方法与应用进行详细描述。
(一)一种Ni-MOFs材料
一种Ni-MOFs材料，其微观形貌为纳米带状纤维，并且所述纳米带状纤维的宽度为
200～500nm。该Ni-MOFs材料碳化后可用于催化生物质平台分子加氢反应。
(二)上述Ni-MOFs材料的制备方法
一种Ni-MOFs材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A、按照每1.8956g的六水硝酸镍使用1.3699g的1,3,5-苯三甲酸和30mL的N,
N-二甲基甲酰胺的比例，将六水硝酸镍、1,3,5-苯三甲酸和N,N-二甲基甲酰胺混合，并在
146～152℃下进行150min油浴处理，然后冷却至室温后依次进行离心处理(例如：以
10000rpm进行离心处理)，再用N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇进行多次清洗，并在60℃下进
行真空烘干，从而得到清洁干燥的粉末Ni-MOFs前驱体。
步骤B、按照每0.416g所述粉末Ni-MOFs前驱体使用80mL去离子水的比例，将步骤A
中制得的所述Ni-MOFs前驱体加入到去离子水中，并进行搅拌和超声处理，再静置超过3小
时，从而得到上述Ni-MOFs材料。
具体地，本发明所提供的Ni-MOFs材料的制备方法先采用六水硝酸镍、1,3,5-苯三
甲酸和N,N-二甲基甲酰胺在不需要高压的油浴条件下直接合成了粉末Ni-MOFs前驱体，然
后将该粉末Ni-MOFs前驱体与去离子水进行反应，从而制得了微观形貌为纳米带状纤维的
Ni-MOFs材料。
(三)上述Ni-MOFs材料的应用
一种生物质平台分子加氢反应的催化剂，其制备方法包括：对上述实施例1Ni-
MOFs材料进行碳化热解，从而得到Ni/C材料；将该Ni/C材料用作生物质平台分子加氢反应
的催化剂，例如：该Ni/C材料可以用作催化糠醛加氢反应的催化剂。
具体地，上述Ni-MOFs材料可先进行抽滤处理，然后对抽滤处理得到的固体进行烘
干处理(例如：在60℃的烘箱中进行烘干处理)，再进行碳化热解。该碳化热解的具体步骤可
以包括：在氮气气氛下，以5℃/min的升温速率对上述抽滤并烘干后的Ni-MOFs材料进行加
热，直至升温到500℃后，以500℃保温煅烧2小时，从而即可实现碳化热解，得到Ni/C材料。
在该碳化热解过程中，MOFs材料本身的有机配体碳化将Ni-MOFs材料中的二价Ni还原为单
质Ni，并均匀分散在所形成的碳结构(即Ni/C材料)中，从而使得该Ni/C材料对糠醛加氢反
应有很好的催化活性。在实际应用中，将该Ni/C材料用作催化糠醛加氢反应的方法为：在高
压反应釜中加入该Ni/C材料(作为催化剂)、糠醛和溶剂(异丙醇)，并充入1MPa氢气和3MPa
氮气，然后以2℃/min的升温速率升到120℃，并在120℃保温反应2小时，从而即可实现该
Ni/C材料对糠醛加氢反应的催化。
综上可见，本发明实施例碳化后得到的Ni/C材料不仅在生物质平台分子加氢反应
中具有良好的催化性能，而且成本低廉、原料丰富、制备方法简单，适合大规模生产应用。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具
体实施例对本发明实施例所提供的Ni-MOFs材料及其制备方法与应用进行详细描述。
实施例1
一种Ni-MOFs材料，其制备方法包括以下步骤：
步骤A1、将1.8956g的六水硝酸镍、1.3699g的1,3,5-苯三甲酸和30mL的N,N-二甲
基甲酰胺放入50mL烧杯中，并在常温下搅拌使得固体溶解，从而得到绿色澄清溶液。将该绿
色澄清溶液移到150℃油浴锅中，并在油浴条件下搅拌反应150min，然后从油浴锅中取出冷
却至室温后以10000rpm进行离心处理，再用N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇进行多次清洗，
并在60℃下真空烘干，从而得到清洁干燥的粉末Ni-MOFs前驱体。
步骤B1、将0.4160g步骤A1中制得的Ni-MOFs前驱体加入到80mL去离子水中，搅拌、
超声，然后静置超过3h，从而得到微观形貌如图1所示的Ni-MOFs材料；由图1可以看出：该
Ni-MOFs材料的微观形貌是纳米带状纤维，并且所述纳米带状纤维的宽度为200～500nm。
具体地，对本发明实施例1所制得的Ni-MOFs材料进行检测，其检测结果如下：
(1)采用X-射线衍射仪对本发明实施例1所制得的Ni-MOFs材料进行检测，从而得
到如图2所示的X-射线衍射图谱(即XRD图谱)。锐峰表示Ni-MOFs的结晶度。
(2)对本发明实施例1所制得的Ni-MOFs材料进行碳化热解(即在氮气保护气氛下，
以5℃/min的升温速率对实施例1制得的Ni-MOFs材料进行加热，直至升温到500℃后，以500
℃保温煅烧2小时)，从而得到微观形貌如图3所示的Ni/C材料。由图3可以看出：Ni/C颗粒嵌
在碳层中。
(3)采用X-射线衍射仪对本发明实施例1中的Ni-MOFs材料在碳化热解后所得到的
Ni/C材料进行检测，从而得到如图4所示的X-射线衍射图谱。由图4可以看出：XRD图谱中的
主峰均为Ni。
(4)将本发明实施例1中的Ni-MOFs材料在碳化热解后所得到的Ni/C材料用作催化
糠醛加氢反应的催化剂，在120℃的温度，1MPa氢压下催化糠醛加氢反应2h，得到糠醇的产
率为28.4％。
综上可见，本发明实施例碳化后得到的Ni/C材料不仅在催化生物质平台分子加氢
反应中具有良好的催化性能，而且成本低廉、原料丰富、制备方法简单，适合大规模生产应
用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，
都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范
围为准。