[发明专利]一种多联吡啶基金属有机骨架Ni-MOF制备超级电容器的方法

说明书

本申请公开了一种多联吡啶基金属有机骨架Ni‑MOF制备超级电容器的方法，将镍基金属、两种有机配体混合加入水溶液中搅拌均匀，溶液完全分散后转移到反应釜里并在烘箱中进行热反应制得Ni‑MOF。同时该材料比电容高、循环稳定性好、使用寿命长、反应响应速度快，符合超级电容器高效性、持久性的要求。

技术领域

本发明属于电能存储材料化学领域，特别涉及多联吡啶基金属有机骨架Ni-MOF制备超级电容器的方法。

背景技术

金属有机骨架(MOFs)是一种网状或立体的多孔配位聚合物,与传统的多孔材料相比,拥有大孔径率和高比表面积的特点.在结构上,可以在已有MOFs的基础上更换相似的配体,从而获得更大的孔径和比表面积或更为规律的结构.在功能上,可以通过更换配位数相同的金属离子，以获得不同的性能。或通过扩大孔径、增加活性位点等来获得更好的吸附、存储性能。从合成初期的储氢材料，到后来的气体存储、染料吸附，再后来的催化反应和药物运输以及现在的超级电容器，MOFs材料活跃于各个研究领域之中。

超级电容器是一种新兴的电能存储材料,是介于传统电容器和充电电池的一种材料.它主要用反应速度快,储能性能好,使用寿命长的特点.是一种高效，清洁的储能材料。超级电容器主要有两种工作方式，一种是双电层电容器，另一种是赝电容电容(法拉第电容器)。双电层电容器的原理是：充电过程中，带有与电极相反电荷的离子储存在双电层中，放电时离子逸出形成电流。赝电容电容器的原理是：通过电极表面发生氧化还原反应或活性物质的吸附和脱附进行充放电。而MOFs作为超级电容器时，属于第二种工作方式，即赝电容电容器。

发明内容

解决的技术问题：本申请主要是提出一种多联吡啶基金属有机骨架Ni-MOF制备超级电容器的方法，解决现有技术中存在的储能设备循环寿命短、功率低等技术问题。

技术方案：

一种多联吡啶基金属有机骨架Ni-MOF制备超级电容器的方法，包括如下步骤：

第一步，有机构筑单元：将1,4-萘二甲酸和1,4-二(2,2':6',2”-三联吡啶-4'-基)苯放入开口的玻璃瓶中，加入蒸馏水；

第二步，无机构筑单元：在开口的玻璃瓶中再加入镍基金属盐Ni(Ac)₂，并将开口的玻璃瓶放入塑料内胆，将塑料内胆放入高压反应釜中，并旋紧；

第三步，水热法反应：在设定温度、设定反应时间下，把高压反应釜放在恒温烘箱中进行反应，制备得到黄色树枝状晶体多联吡啶基金属有机骨架材料Ni-MOF；

第四步，收集：把反应获得的多联吡啶基金属有机骨架材料Ni-MOF干燥后与碳纳米管投入研磨机中进行研磨10min，之后加入粘结剂继续研磨10min，于恒温烘箱中干燥后得到活性物质，所述恒温烘箱温度为50℃，干燥时间为24h；

第五步：将活性物质放在一片泡沫镍的一端，再盖上另一片泡沫镍在压力机进行压片，获得超级电容器；

第六步：将制好的电极用三电极工作方式进行电化学性能测试，参比电极使用甘汞电极，对电极使用铂片电极，电解质溶液使用6mol/L的KOH溶液，KOH溶液是由336g片状KOH放入1L的蒸馏水中制成，该过程需要不断搅拌，直到KOH完全溶解于蒸馏水中。

作为本发明的一种优选技术方案：所述Ni(Ac)₂、1,4-萘二甲酸与1,4-二(2,2':6',2”-三联吡啶-4'-基)苯按质量份数配比称取：Ni(Ac)₂20份、1,4-萘二甲酸4-6份、1,4-二(2,2':6',2”-三联吡啶-4'-基)苯0.8-1份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述Ni(Ac)₂的质量为0.02g，1,4-萘二甲酸的质量为0.005g，1,4-二(2,2':6',2”-三联吡啶-4'-基)苯的质量为0.001g，加入水的量为5mL。