基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料及其制备方法和应用，属于银簇合物制备技术领域。在常温下，依次向DMF中，加入AgSPr

【技术实现步骤摘要】
基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于银簇合物制备
，具体涉及一种基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]从分子水平出发设计和构筑化合物是发展新型功能材料的关键途径。金属簇合物，特别是多聚簇合物(或MOC，基于团簇的金属有机框架化合物)，由于具有区别于孤立簇合物的优异光电特性和多孔特性受到了研究者的广泛关注，设计和发展具有潜在应用前景的多聚簇合物是当前光电功能材料研究的重要方向。多聚簇合物的单个簇合物结构单元可看成由有机配体和金属原子通过配位相互作用和金属金属相互作用形成的特殊分子。这些单个簇合物结构单元可通过有机桥连配体连接形成具有不同维度(2D/3D)的金属有机框架结构。因此，多聚簇合物既保持了团簇化合物在结构和光吸收、导电等方面的特性，又具有金属有机框架材料在孔结构和吸附等方面的特点。这类多聚簇合物具有结构可设计、性能可调控的特点，它们作为一类特殊的原子结构精确的晶态分子材料在光电材料领域具有广阔的研究和应用前景。
[0003]币金属多聚簇合物，特别是高核银多聚簇合物的形成过程十分复杂，涉及银离子与桥连配体的配位聚合、银银相互作用、银离子与保护配体的配位反应等复杂的自组装过程。由于缺乏对高核银多聚簇合物形成机理的足够了解，获得高核银多聚簇合物十分困难。因此，在前期研究一维高核银多聚簇合物的构筑、结构和性能的基础之上，我们进一步通过在体系中引入多氟二酸柔性桥连配体构筑具有多维结构的高核银多聚簇合物，并将其作为超级电容电极材料，研究其超电性能。相关研究可进一步丰富高核银多聚簇合物的种类，并为其在光电材料特别是超级电容电极材料方面的应用打下研究基础。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料，以拓展高核银多聚簇合物的种类，为高核银多聚簇合物的研究提供参考。
[0005]本专利技术还提供一种基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料的制备方法，方法过程简单，为控制合成高核银多聚簇合物提供指导。
[0006]本专利技术还提供一种基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料作为超级电容器的电极材料的应用。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008]一种基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料，其化学式为：
[0009][Ag
14
(SPr
i
)6(C9F
14
O4)4(DMF)8]∞
，属于三斜晶系，空间群为P
ī
，晶胞参数为：
[0010][0011]α＝95.979(2)
°
，β＝114.333(2)
°
，γ＝91.691(3)
°
。
[0012]一种如上所述的基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]a.在DMF中，加入AgSPr
i
、AgTFA和AgOTF，充分溶解，得到溶液A；
[0014]b.向溶液A中加入全氟壬二酸，得到无色溶液B；
[0015]c.向无色溶液B中加入Me4NOH的甲醇溶液，得到溶液C；
[0016]d.将溶液C密封，并加热至65℃～80℃，持续反应18h～25h，得浅黄色溶液D；
[0017]e.将溶液D过滤后，滤液置于2℃～10℃自然挥发，出现的大量浅黄色菱形晶体，即为所述基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料。
[0018]优选地，步骤d中，将溶液C密封，并加热至70℃，持续反应20h，制备所述基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料。
[0019]优选地，步骤a中，AgTFA、AgOTF与AgSPr
i
的物质的量的比为1:1:1。
[0020]优选地，步骤b中，全氟壬二酸和AgSPr
i
的物质的量的比为1:1。
[0021]优选地，步骤c中，向无色溶液B中加入浓度为0.1mol/L的Me4NOH的甲醇溶液，得到溶液C。
[0022]优选地，步骤a、步骤b及步骤c中，在环境温度下，并在超声波辅助下，混合各物质。
[0023]优选地，步骤e中，将溶液D过滤后，滤液置于5℃温度下自然挥发1周，出现的大量浅黄色菱形晶体，即为所述基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料
[0024]一种如上所述的基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料作为超级电容器的电极材料的应用。
[0025]由上述技术方案可知，本专利技术提供了一种基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料及其制备方法和应用，其有益效果是：在常温下，依次向DMF中，加入AgSPr
i
、AgTFA、AgOTF、全氟壬二酸及Me4NOH的甲醇溶液，充分混合均匀后，于密闭容器中，加热反应一段时间后，过滤，将滤液自然挥发得到浅黄色的菱形晶体，即为所述基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料(以下简称SSc-3)。X射线单晶衍射分析结果表明，SSc-3结晶于三斜晶系，空间群为P
ī
。该高核银多聚簇合物的单个结构单元的中心骨架由14个银离子和6个SPr
i
保护配体构成，外围由两个全氟壬二酸桥连阴离子和四个与单个银原子配位的DMF分子构成。电化学实验表明，SSc-3具有良好的电容特性和良好的电化学可逆性，在电流密度为4.5A
·
g-1
时，最大比电容为372F
·
g-1
。该电极材料经过6000次充放电循环后，电容仍旧能够保持初始值的95％，说明SSc-3作为超级电容电极材料具有良好的循环稳定性。
附图说明
[0026]图1是SSc-3的分子结构示意图(为清楚起见，省略了氢)。
[0027]图2是SSc-3的二维网络结构示意图。
[0028]图3是SSc-3在a
×
c方向上扩展的2D结构示意图。
[0029]图4是SSc-3的XRD图谱。
[0030]图5是SSc-3的固态红外光谱谱图。
[0031]图6是SSc-3的TGA谱图。
[0032]图7是SSc-3的SEM图像。
[0033]图8是SSc-3在低扫描速率下的CV曲线。
[0034]图9是SSc-3在高扫描速率下的CV曲线。
[0035]图10是SSc-3的循环伏安法曲线。
[0036]图11是SSc-3的恒电流充电/放电曲线。
[0037]图12为最初的30个循环中，SSc-3的循环稳定性。
[0038]图13为6000个循环中，SSc-3的循环稳定性。
[0039]图14为SSc-3奈奎斯特图和相应的等效电路。
[0040]图15为SSc-3的波德相位图。
[0041]图16是5000次充/放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料，其特征在于，所述基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料的化学式为：[Ag
14
(Spr
i
)6(C9F
14
O4)4(DMF)8]
∞
，属于三斜晶系，空间群为P
ī
，晶胞参数为：α＝95.979(2)
°
，β＝114.333(2)
°
，γ＝91.691(3)
°
。2.一种如权利要求1所述的基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a.在DMF中，加入AgSPr
i
、AgTFA和AgOTF，充分溶解，得到溶液A；b.向溶液A中加入全氟壬二酸，得到无色溶液B；c.向无色溶液B中加入Me4NOH的甲醇溶液，得到溶液C；d.将溶液C密封，并加热至65℃～80℃，持续反应18h～25h，得浅黄色溶液D；e.将溶液D过滤后，滤液置于2℃～10℃自然挥发，出现的大量浅黄色菱形晶体，即为所述基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料。3.如权利要求2所述的基于十四核银纳米团簇的二维晶态超电电极材料的制备方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸葛婧，吴登泽，奚云红，闫鑫，胡茂林，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：