【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学储能，具体是一种fe/eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料及其制备和应用。
技术介绍
1、由于低碳经济和柔性可穿戴电子设备对储能器件需求的蓬勃发展，高性能、功能化的储能器件成为近年来的研究热点。目前，电池和超级电容器是研究和应用最广泛的两种储能装置。尽管电池具有较高的能量密度，并已在生产和生活的许多方面得到了大规模的应用，但仍存在功率密度低、循环耐久性和安全性相对较低的问题，这迫使人们开发高能量密度的超级电容器来解决这些问题。超级电容器具有充放电速度快、功率密度高、循环寿命长、环境友好等优点，是一种极具吸引力的可持续储能设备。
2、电极材料的性能高低几乎决定了超级电容器的性能，但是，对于超级电容器来说，大部分的研究都是针对正极材料，而负极材料的研究进展相对缓慢，这是因为许多材料在正电位下的电化学性能要比在负电位下的电化学性能高。与此同时，电池负极材料的研究已经取得了很大的进展，但超级电容器负极材料的研究还不全面，当下主要的负极材料包括碳基材料、金属氧化物和几种金属氮化物。碳基材料具有相对较低的电容、金属氧化物导电性较差，导致其倍率能力不佳且功率密度较低，而金属氮化物受循环稳定性差的限制。因此需要开发用于超级电容器负极的新型功能电极材料。由于多数mof配体没有负向性能，所以mof材料在超级电容器负极领域的研究、应用进展相对缓慢。但是，由于mof材料本身具有的优良性质，制备mof材料并成功应用在超级电容器负极上的研究有很大的发展前景。
3、研究发现，fe/eu基金属离子和具有负向性能的紫精
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种fe/eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料及其制备和应用，通过fe系金属氧化物作为金属氧化物修饰层，不仅会在eu-mof中引入fe离子增强电化学性能，还可以作为合成结构导向剂，从而有效的制备出结构新颖、形态稳定、性能优异的新型fe/eu基mof负极材料。
2、本专利技术公开的技术方案为：以碳布上预沉fe2o3作为金属氧化物修饰层，将六水合氯化铕、有机配体(n,n'-双(3,5-二羧基苄基)-4,4′-联吡啶二氯化物，简称为vio)、表面活性剂一步溶剂热法制备了一种fe/eu基金属有机框架花状纳米片阵列电极材料，化学式为[eu(iii)2(oh)2(h2o)2vio2+]cl2·8h2o。
3、进一步地，固态前驱体为二维纳米片阵列，类珊瑚片结构，单个纳米片厚度在15nm左右，表面平滑，由片状结构聚集而成。
4、进一步地，该fe/eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料的形貌为堆叠形成的花状纳米片结构，纳米片厚度为300nm，整体形貌规整。
5、进一步地，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(pvp)。
6、上述fe/eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料的制备方法如下：
7、s1、将硫酸亚铁溶于去离子水中，超声分散，置于电解池中，搅拌后作为电解液在碳布上进行沉积反应，反应后取下碳布，用去离子水清洗；
8、s2、对s1所得物质进行后处理，得到三氧化二铁金属氧化物修饰层；
9、s3、将前驱体、六水合氯化铕、配体于反应釜中，先加入去离子水，再向混合溶液中加入乙腈，之后加入表面活性剂，搅拌后放入烘箱中进行水热反应，反应完成后将反应釜取出，在室温下冷却；
10、s4、对s3所得物质进行后处理，得到fe/eu基金属有机框架结构材料。
11、进一步地，步骤s1中，沉积条件为恒电压，反应时间为600s。
12、进一步地，步骤s3中，配体与对氯化铕的质量比为1～1.02.:1。
13、进一步地，步骤s3中，溶剂乙腈与h2o的体积比为2:1；表面活性剂的浓度为0～2mg/ml。
14、进一步地，步骤s3中，水热反应的温度为120℃，反应时间为72h。
15、上述fe/eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料可应用在超级电容器中，具体地，以所得eu-mof作为负极材料，工作电压窗口为-1.1-0v。在电流密度为2ma/cm2时的比电容能达到1073.78mf/cm2。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
17、1.本申请采用金属氧化物修饰层法制备mof材料，引导调控了有机金属框架生长的形貌，并且这种方法顺便在mof材料中引入fe系离子，可提升材料的电化学性能；随着反应的不断进行，由于配体量较多，fe系离子不断被消耗，球形粒径不断减小，直至完全消失，金属离子逐步与配体结合，mof的成核与生长过程可以得到有效控制，片状结构逐渐占据主体形貌，并逐步自组装成逐层堆叠结构，实现了由固态前驱体到mof的转化，所得材料还富含丰富的活性位点，可作为清洁能源的电极材料、电催化材料，市场前景广阔；
18、2.本申请采用金属氧化物修饰层法制备mof材料，相比于直接溶剂热制备eu基mof的传统方法而言，固相材料中的金属离子受到更为有效的约束，因而从时空角度看，将以更可控的方式释放，有助于设计产物的形态结构，且可控制反应持续、稳定进行，提升产物的良品率，本申请通过精准的细节设计使得制备出的产物具有良好的叠层形貌，规整的形貌在电化学测试中有更利于电解质的渗透和电子的转移，有助于提升材料的电化学性能；
19、3.本申请采用金属氧化物修饰层法制备fe/eu基mof，因为引入了极其微量的fe系金属离子，金属离子与eu-mof中的eu-o键发生配位，改变了原来的化学键键能。提高了eu-mof在电化学中的表现、拓宽了电压窗口；
20、4.以本申请设计的fe/eu基mof作为负极电极材料，制备工作电极，在电流密度为2ma/cm2时的比电容可达到1073.78mf/cm2，表现出良好的电化学性能；该材料可应用于超级电容器领域，作为超级电容器的负极材料，具有很高的实际应用价值，为清洁能源材料的简易制备和拓宽mof材料用做超级电容器负极材料提供思路；
21、5.本申请通过简单的金属氧化物修饰层合成法在短时间内制备了fe/eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料，制备工艺更加简单，节省了制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Fe/Eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料，其特征在于，该材料的化学式为[Eu2Fex(OH)2(H2O)2VIO2+]Cl2·8H2O，该材料是以氧化物作为修饰层，以紫精衍生物VIO作为配体，在表面活性剂的作用下通过溶剂热法制备而成。
2.如权利要求1所述的Fe/Eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料，其特征在于，固态前驱体为类珊瑚片结构，表面平滑，由片状结构堆叠而成，单片厚度为15nm。
3.如权利要求1所述的Fe/Eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料，其特征在于，该Fe/Eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料的形貌为有序堆叠的花状结构，纳米片厚度为300nm，该材料在制备过程中能够实现整体形貌规整，其尺寸大小相似并具有高度一致性。
4.如权利要求1所述的Fe/Eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料，其特征在于，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基硫酸钠。
5.一种Fe/Eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料的制备方法，用于制备如权利要求1～4中任一项所述的Fe/Eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料，其特征在于，具体步骤如下：<...
【技术特征摘要】
1.一种fe/eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料，其特征在于，该材料的化学式为[eu2fex(oh)2(h2o)2vio2+]cl2·8h2o，该材料是以氧化物作为修饰层，以紫精衍生物vio作为配体，在表面活性剂的作用下通过溶剂热法制备而成。
2.如权利要求1所述的fe/eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料，其特征在于，固态前驱体为类珊瑚片结构，表面平滑，由片状结构堆叠而成，单片厚度为15nm。
3.如权利要求1所述的fe/eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料，其特征在于，该fe/eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料的形貌为有序堆叠的花状结构，纳米片厚度为300nm，该材料在制备过程中能够实现整体形貌规整，其尺寸大小相似并具有高度一致性。
4.如权利要求1所述的fe/eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料，其特征在于，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基硫酸钠。
5.一种fe/eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料的制备方法，用于制备如权利要求1～4中任一项所述的fe/eu基金属有机框架花状纳米片阵列材料，...
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