[发明专利]一种三维钴钨酸基镍有机框架材料的制备及电容性能

说明书

本发明研究了一种三维钴钨酸基镍有机框架材料的制备及电容性能。发明的目的是设计合成一种由双核Ni₂(C₂N₄H₄)₃金属有机结构单元和四连接的CoW₁₂多酸阴离子构建而成的三维网状结构。提供了一种包含镍、钴、钨三金属的多酸基金属有机框架材料，为解决常规电极材料活性位点单一的问题做出贡献。本发明是利用一步水热合成法，设计了一种三维多酸基镍金属‑有机晶态储能材料，其分子式为H₅[CoW₁₂O₄₀]₃[Ni₂(OH)₃]₄[C₂N₄H₄]₁₂·12H₂O。晶系为立方晶系，晶胞参数为α=90，β=134.956，γ=90；a=35.770(5)Å，b=25.305(5)Å，c=25.293(5)Å，Z=1。制备方法为：将金属镍盐、K₈Co₂W₁₁O₄₀H₂·15H₂O、C₄、偏钒酸铵和三乙胺溶解，然后调节PH；再将反应液在160℃下反应，降至室温。本发明可获得一种三维多酸基镍金属‑有机晶态储能材料。

技术领域

本发明涉及一种三维钴钨酸基镍有机框架材料的制备及电容性能。

背景技术

多金属氧酸盐(polyoxometalates，POMs)简称多酸，是一种重要的无机金属-氧簇化合物，由W、Mo、V等过渡金属氧簇形成的多阴离子与平衡离子、结晶水组成。首个多酸化合物的合成可以追溯到1826年，Berzelius等人在实验过程中得到一种黄色沉淀，即12-钼磷酸氨。但是由于当时实验条件的限制，该化合物的分子式和结构并没有确定。多酸化合物真正意义上的建立起来是在1864 年，由Marignac合成了第一个杂多钨酸盐，并通过化学分析方法确定了钨硅酸的组成。根据多酸中是否存在杂原子，将其分为杂多酸和同多酸。由于其结构多样且可调变性、类半导体性和氧化还原性等，使它们在催化、材料科学、化学及医药学等方面具有重要的应用前景。

多酸在经历了两个世纪的发展后，尤其在近十年来，多种分析手法和表征手段的发明，使多酸的各个基础研究领域均已得到了充分的挖掘。多酸因其具有优异的氧化还原性，现已在开发赝电容电极材料领域占有重要地位。但是，多酸易溶于水的特性限制了其在水体系的应用，另外，为克服多酸孤立的大阴离子簇结构导致分子间导电性低的缺点，将孤立多酸簇之间彼此连接将是有效的手段。基于此种情况，本实验涉及合成一种三维结构的多酸基镍金属结晶储能材料。该材料不仅具有大的比表面积，更重要的是在一定程度上克服了易溶于水和导电性低的缺点。