2.5 mm3的立方體晶體。圖4a的XRD分析表明產(chǎn)物為DMMnF (對(duì)應(yīng)于CXDC:246991，劍橋晶體數(shù)據(jù)中心)，并且沿著012方向取向生長(zhǎng)，形成單晶。從圖3數(shù)碼照片看出，在DMMnF晶體表面成功的外延生長(zhǎng)了深粉紅色DMCoF單晶，尺寸為2.8X2.8X2.8 mm3的立方體晶體，DMCoF單晶的厚度為0.2 mm。圖4b的XRD分析表明外延生長(zhǎng)的晶體為DMCoF (對(duì)應(yīng)于CXDC:246992，劍橋晶體數(shù)據(jù)中心)，并且沿著(012)方向取向生長(zhǎng)，形成外延單晶異質(zhì)結(jié)。圖5a的XPS全譜中可以看出襯底單晶中含有Mn，0，N，C元素，經(jīng)XPS峰面積積分計(jì)算得到產(chǎn)物的原子比接近于1:6:1:5，并且Mn的化合價(jià)態(tài)為+2價(jià)(圖5b)，表明所得產(chǎn)物的化學(xué)式為[(CH3)2NH2] Mn (HCOO) 3。同理，DMCoF的XPS全譜和Co2p圖譜(圖6)表明所得外延單晶的化學(xué)式為[(CH3)2NH2] Co (HCOO)3。
[0017]實(shí)施例2
如同實(shí)施例1，將2.5 mmol氯化錳、15 mL N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶于15 mL蒸餾水中，攪拌使其充分溶解；其中DMF與蒸餾水的體積比為1:1。將氯化錳溶液裝入反應(yīng)釜內(nèi)，密封后將其加熱至145° C進(jìn)行反應(yīng)，并保溫60小時(shí)，然后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)后的錳飽和清液用移液管取出并裝入清洗過(guò)的燒杯中，然后將燒杯放入恒溫恒濕箱內(nèi)；設(shè)定30段降溫曲線，溫度區(qū)間為29?21° C，每段溫差0.3° C，每段溫度區(qū)間保溫2小時(shí)，濕度為52%。將燒杯底部的晶體顆粒用無(wú)水乙醇洗滌3次，于60° C真空干燥I小時(shí)得到白色透明的DMMnF立方體晶體。將2.5 mmol氯化鈷代替氯化錳，如上步驟所述獲得反應(yīng)后的鈷飽和清液，將上述步驟中獲得的白色透明DMMnF立方體晶體放入該飽和清液，在恒溫恒濕箱中設(shè)置相同的反應(yīng)條件，最終獲得DMCoF/DMMnF異質(zhì)結(jié)單晶。產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1相同。
[0018]實(shí)施例3
如同實(shí)施例1，將2.5 mmol氯化錳、15 mL N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶于15 mL蒸餾水中，攪拌使其充分溶解；其中DMF與蒸餾水的體積比為1:1。將氯化錳溶液裝入反應(yīng)釜內(nèi)，密封后將其加熱至135° C進(jìn)行反應(yīng)，并保溫65小時(shí)，然后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)后的錳飽和清液用移液管取出并裝入清洗過(guò)的燒杯中，然后將燒杯放入恒溫恒濕箱內(nèi)；設(shè)定30段降溫曲線，溫度區(qū)間為29?21° C，每段溫差0.3° C，每段溫度區(qū)間保溫3小時(shí)，濕度為50%。將燒杯底部的晶體顆粒用無(wú)水乙醇洗滌3次，于60° C真空干燥I小時(shí)得到白色透明的DMMnF立方體晶體。將2.5 mmol氯化鈷代替氯化錳，如上步驟所述獲得反應(yīng)后的鈷飽和清液，將上述步驟中獲得的白色透明DMMnF立方體晶體放入該飽和清液，在恒溫恒濕箱中設(shè)置相同的反應(yīng)條件，最終獲得DMCoF/DMMnF異質(zhì)結(jié)單晶。產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1相同。
[0019]實(shí)施例4
如同實(shí)施例1，將2.5 mmol氯化錳、15 mL N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶于15 mL蒸餾水中，攪拌使其充分溶解；其中DMF與蒸餾水的體積比為1:1。將氯化錳溶液裝入反應(yīng)釜內(nèi)，密封后將其加熱至140° C進(jìn)行反應(yīng)，并保溫70小時(shí)，然后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)后的錳飽和清液用移液管取出并裝入清洗過(guò)的燒杯中，然后將燒杯放入恒溫恒濕箱內(nèi)；設(shè)定30段降溫曲線，溫度區(qū)間為29?21° C，每段溫差0.3° C，每段溫度區(qū)間保溫2.5小時(shí)，濕度為55%，總共反應(yīng)80小時(shí)。將燒杯底部的晶體顆粒用無(wú)水乙醇洗滌3次，于60° C真空干燥I小時(shí)得到深粉紅色的DMCoF立方體晶體。將2.5 mmol氯化鈷代替氯化錳，如上步驟所述獲得反應(yīng)后的鈷飽和清液，將上述步驟中獲得的白色透明DMMnF立方體晶體放入該飽和清液，在恒溫恒濕箱中設(shè)置相同的反應(yīng)條件，最終獲得DMCoF/DMMnF異質(zhì)結(jié)單晶。產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1相同。
[0020]實(shí)施例5
如同實(shí)施例1，將2.5 mmol氯化錳、15 mL N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶于15 mL蒸餾水中，攪拌使其充分溶解；其中DMF與蒸餾水的體積比為1:1。將氯化錳溶液裝入反應(yīng)釜內(nèi)，密封后將其加熱至140° C進(jìn)行反應(yīng)，并保溫65小時(shí)，然后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)后的錳飽和清液用移液管取出并裝入清洗過(guò)的燒杯中，然后將燒杯放入恒溫恒濕箱內(nèi)；設(shè)定30段降溫曲線，溫度區(qū)間為29?21° C，每段溫差0.3° C，每段溫度區(qū)間保溫2小時(shí)，濕度為55%。將燒杯底部的晶體顆粒用無(wú)水乙醇洗滌3次，于60° C真空干燥I小時(shí)得到白色透明的DMMnF立方體晶體。將2.5 mmol氯化鈷代替氯化錳，如上步驟所述獲得反應(yīng)后的鈷飽和清液，將上述步驟中獲得的白色透明DMMnF立方體晶體放入該飽和清液，在恒溫恒濕箱中設(shè)置相同的反應(yīng)條件，最終獲得DMCoF/DMMnF異質(zhì)結(jié)單晶。產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬-有機(jī)框架單晶外延生長(zhǎng)的DMCoF/DMMnF異質(zhì)結(jié)材料，其特征在于，是由尺寸為 2.2X2.2X2.2 ?2.5X2.5X2.5 mm3的 DMMnF 單晶襯底和尺寸為 2.5X2.5X2.5 ?2.8X2.8X2.8 mm3，厚度為0.15?0.2 mm的DMCoF外延單晶組成的異質(zhì)結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬-有機(jī)框架單晶外延生長(zhǎng)的DMCoF/DMMnF異質(zhì)結(jié)材料，其特征在于所述的DMMnF單晶為白色透明立方體單晶，化學(xué)式為[(CH3) 2NH2] Mn (HCOO) 3，所述的DMCoF外延單晶為深粉紅色立方體單晶，化學(xué)式為[(CH3)2NH2] Co (HCOO) 3。
3.一種如權(quán)利要求1所述金屬-有機(jī)框架單晶外延生長(zhǎng)的DMCoF/DMMnF異質(zhì)結(jié)材料制備方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)在燒杯中依次加入濃硫酸、丙酮、無(wú)水乙醇和去離子水，分別超聲清洗15分鐘，以去除燒杯中殘余金屬離子和有機(jī)物，將清洗后的燒杯保存?zhèn)溆茫? (2)將氯化錳、N，N-二甲基甲酰胺溶于蒸餾水中，攪拌使其充分溶解；其中每摩爾氯化錳對(duì)應(yīng)蒸餾水用量為7.5L，N, N- 二甲基甲酰胺與蒸餾水的體積比為1:1; (3)將步驟(2)所得混合溶液裝入反應(yīng)釜內(nèi)，密封后將其加熱至135?145°C進(jìn)行反應(yīng)，并保溫60?72小時(shí)，然后自然冷卻至室溫； (4)將步驟(3)反應(yīng)后的錳飽和清液用移液管取出并裝入步驟(I)清洗過(guò)的燒杯中，然后將燒杯放入恒溫恒濕箱內(nèi)；設(shè)定30段降溫曲線，溫度區(qū)間為29?21° C，每段溫差0.3° C，每段溫度區(qū)間保溫2.5?3小時(shí)，濕度為50?55% ； (5)將燒杯底部的晶體顆粒用無(wú)水乙醇洗滌3次，于60°C真空干燥I小時(shí)得到白色透明的DMMnF立方體晶體； (6 )用氯化鈷代替步驟(2 )中的氯化錳，實(shí)施步驟(2 )和步驟(3 )獲得反應(yīng)后的鈷飽和清液，將步驟(5)所得的白色透明的DMMnF立方體晶體放入鈷飽和清液，按照步驟(4)的條件反應(yīng)； (7)按照步驟(5)條件即獲得金屬-有機(jī)框架單晶外延生長(zhǎng)的DMCoF/DMMnF異質(zhì)結(jié)材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述金屬-有機(jī)框架單晶外延生長(zhǎng)的DMCoF/DMMnF異質(zhì)結(jié)材料的制備方法，其特征在于所述步驟4)中的濕度由加濕器和恒溫恒濕箱控制。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬-有機(jī)框架單晶外延生長(zhǎng)的DMCoF/DMMnF異質(zhì)結(jié)材料及其制備方法，金屬-有機(jī)框架單晶外延生長(zhǎng)的DMCoF/DMMnF異質(zhì)結(jié)材料為由尺寸為2.2×2.2×2.2～2.5×2.5×2.5mm3的DMMnF單晶襯底和尺寸為2.5×2.5×2.5～2.8×2.8×2.8mm3，厚度為0.15～0.2mm的DMCoF外延單晶組成的異質(zhì)結(jié)。本發(fā)明制備過(guò)程中，所用試劑為商業(yè)產(chǎn)品，無(wú)需繁瑣制備；利用水熱法和液相法相結(jié)合獲得大尺寸的單晶；工藝可控性強(qiáng)，易操作，制得的產(chǎn)物純度高。本發(fā)明所得的異質(zhì)結(jié)單晶材料，有望在新型金屬-有機(jī)框架半導(dǎo)體、信息存儲(chǔ)和光學(xué)器件方面得到廣泛的應(yīng)用。
【IPC分類】C07F15-06, C07F13-00, C07F19-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104788505
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510101659
【發(fā)明人】王順利, 李培剛, 李小云, 史建君, 劉詠松
【申請(qǐng)人】浙江理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年3月9日