Page 8 - 《含能材料》优秀论文（2019年）
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            MOF）是一类由有机配体和金属离子通过配位键组装                             下搅拌 0.5 h，接着将混合溶液倒入 100 mL 反应釜中
            成的晶态材料，因具有孔道结构规整、比表面积高和结                             并在 140 ℃下反应 14 h。反应产物经 DMF 和 EtOH
            构可调等特点，在催化、吸附和电磁波吸收等领域广泛                             分别离心洗涤 3 次后置于鼓风烘箱中，在 50 ℃下干燥
            应用  ［24］ 。同时，MOF 材料中的有机配体在一定条件下                      12 h 得 到 Ni‐MOF。 将 Ni‐MOF 前 驱 体 置 于 管 式 炉
                                                                                                 -1
            煅烧可转化成石墨化的碳，同时将金属离子转化为金                              内，在氩气（Ar）保护下，以 5 ℃·min 的升温速率分别
            属单质或者金属氧化物，因此通过煅烧 MOF 材料可一                           升温到 800、900、1000 ℃，保温 2 h 后自然冷却到室
            步制备碳基金属、碳基金属氧化物等复合物，大大节约                             温，即可得到 Ni@C 纳米棒，并分别命名为 Ni@C‐800、
            了制备成本，进一步扩展了 MOF 的应用范围                   ［25］ 。本     Ni@C‐900、Ni@C‐1000。
            研究以镍基有机框架（Ni‐MOF）为前驱体，通过高温                           2.3  Ni@C/AP 混合样的制备及性能测试
            煅烧制备出多孔核壳结构 Ni@C 纳米棒，探究了不同                               以 Ni@C‐800/AP混合物为例，将 20 mg Ni@C‐800
            煅烧温度下 Ni@C 纳米棒对 AP 催化性能的影响。                          加 入 到 5 mL 乙 酸 乙 酯 中 ，超 声 处 理 5 min 后 加 入
                                                                 980 mg AP 颗粒，再继续超声处理 20 min，最后将样
            2   实验部分                                             品在 50 ℃下干燥 1 h 得到 Ni@C‐800/AP 混合物。以

                                                                 同样的方法制备 Ni@C‐900/AP、Ni@C‐1000/AP 以及
            2.1  试剂与仪器
                                                                 对比样 Ni NPs/AP 和 C/AP 混合样。上述所有样品中，
                试 剂 ：硝 酸 镍（Ni（NO ） ·6H O）、对 苯 二 甲 酸              催化剂与 AP的理论质量比均为 2∶98。采用差示扫描量
                                            2
                                     3
                                       2
           （PTA）、N，N‐二甲基甲酰胺（DMF）、乙二醇（EG）、无
                                                                 热法对样品进行热分析，分别以 5、10、15、20 ℃·min                -1
            水乙醇（EtOH）、乙酸乙酯，分析纯，国药集团化学试剂
                                                                 的 升 温 速 率 升 温 至 520 ℃ ，氮 气 气 氛 ，流 速 为
            有限公司；高氯酸铵（AP），工业级，大连北方氯酸钾有
                                                                          -1
                                                                 50 mL·min ，氧化铝坩埚，每次测试样品质量约为 3 mg。
            限公司；纳米金属镍颗粒（Ni NPs），50 nm，上海阿拉
            丁生化科技股份有限公司。                                         3  结果与讨论
                仪 器 ：德 国 Bruker D8 Advance X 射 线 衍 射 仪
           （XRD）；日本 Hitachi S‐4800 Ⅱ型场发射扫描电子显                    3.1  Ni⁃MOF 及 Ni@C 纳米棒形貌表征
            微（FE‐SEM）；美国 FEI Tecnai G2 F30 高分辨透射电子                   图 2 为 Ni‐MOF 及 Ni@C‐800 纳米棒的形貌表征
            显 微 镜（HRTEM）；美 国 Thermo Fisher Scientific ES‐        图。从图 2a 可以发现，Ni‐MOF 为棒状结构，直径为
            CALAB 250Xi X 射 线 光 电 子 能 谱 仪（XPS）；法 国               200~300 nm，长度为 1~3 μm，表面光滑。从图 2b 中
            HORIBA LabRAM HR Evolution 拉 曼 光 谱 仪 ；美 国            可以得到与图 2a 相似的形貌特征，从图中明暗对比可
            Quantachrome Autosorb‐iQ 全 自 动 物 理 吸 附 分 析 仪         以看出 Ni‐MOF 表面虽然光滑，但是其厚度并不均一，
           （BET）；美国 TA SDT Q600 同步热分析仪（TG‐DSC）。                  为多层片状结构组装而成的纳米棒。图 2c 和图 2d 是
            2.2  Ni@C 纳米棒的制备                                     经 800 ℃ 煅 烧 后 Ni@C 纳 米 棒 的 FE‐SEM 图 和 TEM
                Ni@C 纳米棒的制备流程如图 1 所示。将 1.67 g                    图。从图 2c 可以看出，经在惰性气体煅烧后，原先的
            Ni（NO ）·6H O 和 0.64 g PTA 分别加入到 35 mL EG             棒 状 结 构 基 本 维 持 不 变 ，直 径 仍 处 于 200~300 nm，
                   3
                         2
                    2
            和 35 mL DMF 中，待完全溶解后将两者混合并在室温                        但由于高温作用，部分结构发生了坍塌；同时，纳米棒
                                                                 的表面形态发生了明显变化，一方面光滑的表面变成
                                                                 了疏松多孔的表面，另一方面片层结构组装成的纳米
                                                                 棒 变 成 了 由 许 多 球 形 颗 粒 组 装 而 成 的 纳 米 棒 。
                                                                 Ni@C‐800 纳米棒的 TEM 图（图 2d）也验证了与 SEM
                                                                 图（图 2c）相同的形貌与结构特征；由于超声作用，组
                                                                 成纳米棒的球形颗粒发生了脱落，单个颗粒的粒度分
                                                                 布在 12~36 nm。
                                                                 3.2  Ni@C 纳米棒结构及组成表征
            图 1  Ni@C 纳米棒制备流程示意图
            Fig.1 Schematic diagram of the preparation process of Ni@C  图 3a 为 3 种 Ni@C 纳米棒的 XRD 图。由图 3a 可
            nanorods                                             见 ，所 有 的 衍 射 峰 与 金 属 Ni 的 标 准 谱 图


            Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.10, 2019（867-874）  含能材料      www.energetic-materials.org.cn
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