基于LDHs的水蒸发发电器件及制备方法技术

技术编号:18454686 阅读:252 留言:0更新日期:2018-07-18 11:20
本发明专利技术公开了一种基于LDHs的水蒸发发电器件,有装有极耳的基底,基底上有涂层,所述涂层为LDHs。制备方法按如下步骤进行:制备LDHs固体粉末;将LDHs固体粉末均匀分散在液体中,形成LDHs液体;室温下将LDHs液体涂覆在装有极耳的基底上;烘干,使LDHs液体均匀成膜。不仅具有原料制简便、可在室温下涂覆的优点,而且拓展了制备基底的材料范围,不但可采用硬质的基底(如石英玻璃片等),还可采用柔性的基底(如塑料片、薄膜或织物等),为自驱动可穿戴器件的创制奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
基于LDHs的水蒸发发电器件及制备方法
本专利技术涉及一种水蒸发发电器件及制备方法,尤其是一种基于LDHs的水蒸发发电器件及制备方法。
技术介绍
将环境能量转变成电能是构筑低成本、绿色、自驱动器件的必要环节。水蒸发是自然界中每时每刻都在自发进行的过程,利用水蒸发产生电能的水蒸发发电器件业已问世。现有的水蒸发发电器件的结构是设有装有极耳的基底,基底上有与极耳相接的涂层。将水蒸发发电器件的涂层部分浸泡在水中,以水蒸发做为驱动力,便可在涂层中产生流动电势,进而在两极耳之间产生电能(电压和电流)。目前应用于水蒸发发电器件的涂层材料仅局限于炭材料,如炭纳米管(Science2003,299,1042;Appl.Phys.Lett.2007,101,064312;J.Am.Chem.Soc.2009,131,6374;Phys.Chem.Chem.Phys.2013,15,1164)、炭纳米粒子(Angew.Chem.,Int.Ed.2016,55,8003)、石墨烯(Adv.Funct.Mater.2017,27,1604226;Nat.Nanotechnol.2014,9,378)、炭黑(NatNano,2017,12,317)等,存在着器件组装工艺复杂、碳膜涂覆温度高及基底材料受限大等问题。LDHs是由两种或两种以上金属元素组成的具有层状晶体结构的氢氧化物。LDHs层片带结构正电荷,层间存在可交换阴离子。LDHs的基本构造单元称为单元晶层,它是金属-(氢)氧八面体,金属离子位于八面体的中心,OH-位于八面体的六个顶角,相邻八面体间通过共边相互联结形成二维延伸的配位八面体结构层,单元晶层通过面-面堆叠形成晶体颗粒。LDHs的化学组成通式为[MII1-xMIIIx(OH)2]x+[An-x/n]x-⋅mH2O,式中MII指二价金属阳离子,如Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Zn2+、Ca2+等;MIII指三价金属阳离子,如Al3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+、Co3+等;An-指带有n个负电荷的阴离子,如Cl-、OH-、NO3-、CO32-、SO42-以及有机阴离子等;x是每摩尔LDHs中MIII的摩尔数;m是每摩尔LDHs中结晶水的摩尔数。二价和三价金属离子的不同配对组成了种类繁多的具有不同性能的层状双金属氢氧化物。目前,LDHs主要应用于催化剂载体或药物载体,迄今为止并没有关于将LDHs应用于水蒸发发电器件的相关报道。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术所存在的上述技术问题,提供一种基于LDHs的水蒸发发电器件及制备方法。本专利技术的技术解决方案是:一种基于LDHs的水蒸发发电器件,有装有极耳的基底,基底上有涂层,其特征在于:所述涂层为LDHs。一种上述基于LDHs的水蒸发发电器件的制备方法,按如下步骤进行:a.制备LDHs固体粉末;b.将LDHs固体粉末均匀分散在液体中,形成LDHs液体;c.室温下将LDHs液体涂覆在装有极耳的基底上;d.烘干,使LDHs液体均匀成膜。所述制备LDHs固体粉末依次按如下步骤进行:a.1配置含有10~3500mmol/L的二价金属盐和5~3500mmol/L的三价金属盐的水溶液;a.2将二价金属盐和三价金属盐的水溶液与碱性物质在室温~300℃反应10~72h,生成沉淀;a.3将沉淀洗涤、干燥,得到LDHs固体粉末;所述二价金属盐的金属离子为Mg2+、Mn2+、Fe2+、Ni2+、Co2+、Zn2+或Ca2+;所述三价金属盐的金属离子为Al3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+或Co3+;所述碱性物质为NaOH、KOH、尿素或六次甲基四胺。本专利技术利用LDHs二维层上因二价金属离子被三价金属离子取代而产生结构正电荷,将LDHs替代炭材料应用于水蒸发发电,以水蒸发做为驱动力,在LDHs涂层中产生流动电势,进而产生电压(0.5~1.5V)。不仅具有原料制备简便、可在室温下涂覆的优点,而且拓展了制备基底的材料范围,不但可采用硬质的基底(如石英玻璃片等),还可采用柔性的基底(如塑料片、薄膜或织物等),为自驱动可穿戴器件的创制奠定基础。附图说明图1是本专利技术实施例1所得Ni2Al-LDHs的XRD谱图。图2是本专利技术实施例1的电压—时间曲线。图3是本专利技术实施例2的电压—时间曲线。具体实施方式实施例1:本专利技术的一种基于LDHs的水蒸发发电器件,有装有极耳的基底,基底上有涂层,所述涂层为LDHs。本专利技术的基于LDHs的水蒸发发电器件的制备方法,按如下步骤进行:a.制备LDHs固体粉末:配制80ml硝酸镍、硝酸铝和尿素的混合溶液,其中Ni2+、Al3+和尿素的浓度分别为10mmol/L、5mmol/L和20mmol/L,然后装入100ml高压反应釜中在150度下反应72h,得到沉淀(Ni2Al-LDHs);反应釜冷却到室温后开釜,将生成的沉淀进行过滤、洗涤、干燥,即制得Ni2Al-LDHs固体粉末;本专利技术实施例1所得Ni2Al-LDHs的XRD谱图如图1所示;b.将Ni2Al-LDHs固体粉末超声震荡均匀分散在水中,形成Ni2Al-LDHs液体;c.室温下将Ni2Al-LDHs液体涂覆在装有极耳的石英玻璃片上;d.烘干,则Ni2Al-LDHs液体均匀成膜,即可。实验:将本专利技术实施例1的基于LDHs的水蒸发发电器件放入盛有蒸馏水的烧杯中,使蒸馏水浸没部分Ni2Al-LDHs薄膜,测量极耳间的电压为1.5V。电压—时间曲线如图2所示。实施例2:本专利技术的一种基于LDHs的水蒸发发电器件同实施例1。本专利技术的基于LDHs的水蒸发发电器件的制备方法,按如下步骤进行:a.制备LDHs固体粉末:配制20ml硝酸镍和硝酸铝的混合溶液,其中Ni2+和Al3+的浓度均为3.5mol/L,此溶液标记为溶液Ⅰ;配制2.0mol/L的NaOH溶液200ml,此溶液标记为溶液Ⅱ;配制0.1mol/L的NaNO3溶液100ml,此溶液标记为溶液Ⅲ;将溶液Ⅲ放入1000ml的大烧杯中,然后用蠕动泵分别将溶液Ⅰ和溶液Ⅱ逐滴加入到烧杯中,并用磁子不断搅拌,用pH计监控烧杯中溶液的pH,调节两个蠕动泵的滴速,使烧杯中溶液的pH始终保持在10;当溶液Ⅰ全部滴加完毕后,继续搅拌10min,并保持溶液的pH=10,随后,停止搅拌,静置10h,得到沉淀(NiAl-LDHs);将烧杯中所得沉淀进行过滤、洗涤、干燥,即制得NiAl-LDHs固体粉末;b.将NiAl-LDHs固体粉末超声震荡均匀分散在水中,形成NiAl-LDHs液体;c.室温下将NiAl-LDHs液体涂覆在装有极耳的柔性塑料片上;d.烘干,则NiAl-LDHs液体均匀成膜,即可。实验:将本专利技术实施例2的基于LDHs的水蒸发发电器件放入盛有蒸馏水的烧杯中,使蒸馏水浸没部分NiAl-LDHs薄膜,测量极耳间的电压为0.5V,电压—时间曲线如图3所示。实施例3:本专利技术的一种基于LDHs的水蒸发发电器件同实施例1。本专利技术的基于LDHs的水蒸发发电器件的制备方法,按如下步骤进行:a.制备LDHs固体粉末:配制80ml氯化镍、氯化铝和尿素的混合溶液,其中Ni2+、Al3+和尿素的浓度分别为64mmol/L、64mmol/L和140mmol/L,然后装入100ml高压反应釜中在300度下反本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于LDHs的水蒸发发电器件,有装有极耳的基底,基底上有涂层,其特征在于:所述涂层为LDHs。

【技术特征摘要】
1.一种基于LDHs的水蒸发发电器件,有装有极耳的基底,基底上有涂层,其特征在于:所述涂层为LDHs。2.一种如权利要求1所述基于LDHs的水蒸发发电器件的制备方法,按如下步骤进行:a.制备LDHs固体粉末;b.将LDHs固体粉末均匀分散在液体中,形成LDHs液体;c.室温下将LDHs液体涂覆在装有极耳的基底上;d.烘干,使LDHs液体均匀成膜。3.根据权利要求2所述基于LDHs的水蒸发发电器件的制备方法,所述制备LDHs固体粉末依次按如下步骤进行:a.1配置含有10~3500mmo...

【专利技术属性】
技术研发人员:曲江英高峰李长平
申请(专利权)人:东莞理工学院
类型:发明
国别省市:广东,44

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