本发明专利技术制造了一种基于MOF801@PAN材料的蒸发诱导产电电池。旨在利用MOF801材料的强吸水特性和PAN的高导电性，合成了一种PAN材料修饰的MOF801@PAN材料，该材料具有的高Zeta电位及适宜的导电性能，将MOF801@PAN材料进行系列处理，经过系列设计后将材料制备成蒸发诱导产电电池。该材料为蒸发诱导提供了高Zeta电位的离子通道，提高了蒸发诱导产电电池在去离子水中的产电效率。中的产电效率。
【技术实现步骤摘要】
基于MOF801@PAN材料的蒸发诱导产电电池设计
[0001]本专利技术涉及一种基于MOF801@PAN材料的蒸发诱导产电电池设计。
技术介绍
[0002]当前传统化石燃料的过渡使用导致了全球性的气候变化和环境污染问题。从非传统的绿色来源中捕集清洁能源对人类乃至社会可持续发展至关重要。其中水蒸发是一种常见的自发现象，在任何条件下可以不断地发生。目前有研究发现，天然水蒸发可以在多孔碳材料薄膜中产生连续的直流电压，同时也已证明，部分碳基材料及金属氧化物可以作为蒸发诱导产电材料，因此在该新能源领域找到理想的材料，能够诱导产生高输出电压和电流是该领域的一大技术瓶颈。蒸发诱导产电是由于水分子在带电毛细管道中移动时，携带着与毛细管相反电荷的离子在管道中移动，从而产生电势差，进而导致电压电流的产生。因此，产电功能区应具有狭长的毛细管通道，便于水分子携带反离子移动，其次，诱导材料需要具有高的Zeta电位，有利于在双电层内产生高浓度的抗衡膜。
[0003]金属有机框架(MOF)是一种新兴可调节环境功能性材料，其具有高的比表面积，高的Zeta电位，在蒸发诱导产电领域具有潜在的应用价值。如果能够构造出一种不仅具有高的导电水平，而且还具有高的Zeta电位的新型材料，将其用于蒸发诱导产电领域，从而实现高效率的蒸发诱导产电。
[0004]依托以上研究分析，本专利技术通过构建了一种新型的基于MOF材料与聚苯胺(PAN)的高Zeta电位材料，并通过加工将其用于蒸发诱导产电。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于利用一种基于MOF801材料与聚苯胺(PAN)材料的蒸发诱导产电材料MOF801@PAN组建一种新的蒸发诱导产电电池。本专利技术充分利用了PAN材料的高导电性，以及MOF材料的高Zeta电位，为蒸发诱导产电材料的扩充提供了新的思路。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种基于MOF801@PAN材料的蒸发诱导产电电池设计，包括如下步骤：
[0008]MOF801@PAN材料的制备：(步骤(1)
‑
(2))及蒸发诱导产电电池的搭建：(步骤(3)
‑
(6))。
[0009](1)MOF801@PAN材料的制备。将一定量的富马酸、PAN和ZrOCl2·
8H2O置于DMF和甲酸的混合溶剂中，磁力搅拌30min后将其置于在内衬为聚四氟乙烯高压反应釜中，130℃加热6h。
[0010](2)MOF801@PAN材料活化。通过微孔过滤膜真空过滤装置收集产物，用DMF洗涤3次，用甲醇洗涤3次，并在空气中干燥。将上述制备的MOF801@PAN样品置于在15kPa的真空干燥箱中于150℃活化24h。
[0011](3)蒸发诱导产电电池电极的制备。将导电银胶涂在玻璃板上，在玻璃板两端形成两个对称“L形”的电极，将其置于室温下干燥。
[0012](4)产电功能区浆液的制备方法。去一定量的MOF801@PAN材料分散在水中，在剧烈的磁搅拌下，将乙醇溶液的司盘80和Nafion溶液加入分散体中。接着将上述混合物搅拌2小时后加入一定量含有乙基纤维素的溶液，继续搅拌直至得到糊状的分散体系。
[0013](5)产电功能区的制备。将步骤(4)制备的浆液均匀的覆涂在步骤(3)制备的电极玻璃板上，将其置于60℃的烘箱中干燥固定。
[0014](6)蒸发诱导电池产电性能测试方法。将玻璃片浸入去离子水中，在产电功能区形成干湿界面，用电化学工作站记录其电压及电流变化。
[0015]步骤(1)中掺杂的PAN材料为0.1g，富马酸和ZrOCl2·
8H2O比例为1∶1，DMF和甲酸的体积比为2∶1。
[0016]步骤(2)中过滤膜为有机微孔过滤膜其孔径为45μm。
[0017]步骤(3)中玻璃片上覆涂的银胶宽度为5mm，接触产电功能区的银胶层宽度为10mm。
[0018]步骤(4)中乙醇溶液的司盘80浓度为5wt％，和5wt％的Nafion溶液取5μL。
[0019]步骤(4)中乙基纤维素溶液的制备溶剂为甲苯和乙醇，其体积比为4∶1。
[0020]步骤(6)中浸入液面以下的产电组件维持在整个有效产电组件的1/3以下。
[0021]本专利技术具有以下优势：
[0022](1)本专利技术利用MOF材料与PAN的优势，合成了高Zeta电位和导电性能良好的新型材料，并将其用于蒸发诱导产电领域，该材料可以形成高Zeta电位的离子选择通道，提高了蒸发诱导产电电池的产电效率。
[0023](2)本专利技术可满足极端环境下小型用电器的供电要求，通过利用自然界常见的蒸发产电，做到了无额外动能输入、无污染产生。
[0024](3)本专利技术电池发电功能区的制备工艺简单，对设备的要求较低，应用形式多样化，结构受限更少，在工业化应用中具有广泛的前景。
[0025](4)本专利技术为MOF材料的应用提供了新的思路。
附图说明
[0026]图1是蒸发诱导产电的产电组件产示意图；
[0027]图2是蒸发诱导产电电池的产电电压图；
[0028]图3是蒸发诱导产电电池的产电电流图；
具体实施方式
[0029]下面通过具体实施例对本专利技术进行进一步的阐述，但并非对本专利技术保护范围的限制，在本专利技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本专利技术的保护范围以内。
[0030]实施例1 MOF801@PAN的具体制备方式，具体步骤如下：
[0031]首先将(14mmol，1.624g)的富马酸和(14mmol，4.48g)的ZrOCl2·
8H2O置于100ml内衬为聚四氟乙烯高压反应釜中，并加入N，N二甲基甲酰胺(DMF)与甲酸(FA)的混合溶剂中，搅拌30min使其充分的溶解，接着向上述体系中加入0.1g的PAN，让其充分分散在体系中。将烘箱调至130℃，反应6h后，将产物用甲醇和DMF分别清洗两到三次，并用45μm的微孔滤膜收
集材料。将上述材料置于通风橱中，在室温下使其自然干燥，之后将其置于在15kPa的真空干燥箱中于150℃活化24h。
[0032]实施例2蒸发诱导产电电池的具体搭建过程，具体步骤如下：
[0033]利用矩形载玻片制作基于MOF801@PAN材料的蒸发诱导产电电池，将商业导电银胶涂在载玻片上，在载玻片上下端形成两个的对称“L形”的电极，宽度为5mm，至其干燥。取活化后的MOF801@PAN材料0.75g，将其分散在1.5ml的去离子水中，在剧烈的搅拌下加入50μL质量浓度为5wt％的司盘80(溶剂为乙醇)，和5μL质量浓度为5wt％的Nafion溶液，将上述混合体系剧烈搅2h后，加入1ml乙基纤维素溶液(0.75g乙基纤维素，甲醇1ml，甲苯4ml)搅拌2min后得到糊状的分散体系，将糊状材料均匀的涂在载玻片中央，材料范围为10mm
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50mm，材料涂层控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于MOF801@PAN材料的蒸发诱导产电电池设计，包括如下操步骤：(1)MOF801@PAN材料的制备，将一定量的富马酸、PAN和ZrOCl2·
8H2O置于DMF和甲酸的混合溶剂中，磁力搅拌30min后将其置于在内衬为聚四氟乙烯高压反应釜中，130℃加热6h。(2)MOF801@PAN材料活化，通过微孔过滤膜真空过滤装置收集产物，用DMF洗涤3次，用甲醇洗涤3次，并在空气中干燥。将上述制备的MOF801@PAN样品置于在15kPa的真空干燥箱中于150℃活化24h。(3)蒸发诱导产电电池电极的制备，将导电银胶涂在玻璃板上，在玻璃板两端形成两个对称“L形”的电极，将其置于室温下干燥。(4)产电功能区浆液的制备方法，去一定量的MOF801@PAN材料分散在水中，在剧烈的磁搅拌下，将乙醇溶液的司盘80和Nafion溶液加入分散体中。接着将上述混合物搅拌2小时后加入一定量含有乙基纤维素的溶液，继续搅拌直至得到糊状的分散体系。(5)产电功能...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宪华，李璟玉，戴业欣，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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