[发明专利]一种富氮配体构筑的层叠层多酸超分子材料的制备及应用

说明书

本发明涉及一种富氮配体构筑的层叠层多酸超分子材料的制备及应用。本发明的目的是要解决一些多酸材料作为超级电容器电极材料在溶液中稳定性差，导电性能不高的问题，提供一种可以提高其电容性能作为超级电容器电极材料的制备方法。本发明的一种富氮配体构筑的层叠层多酸超分子材料的化学式为[AgHsubgt;2/subgt;(imbta)subgt;2/subgt;](PMosubgt;12/subgt;Osubgt;40/subgt;)，其中imbta为1‑咪唑‑1‑亚甲基‑1H‑苯并三氮唑。合成方法为将磷钼酸、硝酸银和imbta加入到蒸馏水中搅拌均匀，调节pH值，在温度为140℃下反应4天，获得的超分子材料制得的电极材料在1A/g电流密度下比电容值为320F/g。为构建多酸超分子材料以提高超电性能提供了一条技术路线。

技术领域

本发明涉及一种富氮配体构筑的层叠层多酸超分子材料的制备及应用。

背景技术

超级电容器是介于充电电池和传统静电电容之间的新一代储能装置，无论是小容量的精密储能还是大规模的电力储能，从单独储能到与蓄电池或燃料电池连用的混合储能，它都展现出了优异的特性。

多金属氧酸盐(Polyoxometalates,POMs)(又称多酸)，具有快速完成多电子氧化还原反应的能力，而且多酸的高氧化态和高还原态下均具有很高的稳定性，其转换过程可逆。因此，多酸作为“电子蓄水库”或“电子海绵”被广泛应用于水系超级电容器领域。通常多酸在电解液中溶解性较高易于流失，同时多酸分子间导电性较差不利于电子转移，导致电极材料的电容值、倍率性能与循环特性不理想难以充分发挥电催化性能。

富氮配体构筑的层叠层多酸超分子材料是一类具有丰富的晶体结构并且长程有序的晶态材料，其兼具负电势窗口与高比电容。因此以多酸为预组装前驱体，引入金属有机复合物构成多酸基金属有机超分子结构可以明显提高材料的导电性。更重要的是这类材料晶体结构具有可控性，并且结构变化具有多样性，这将为提高超级电容器性能提供重要支持。基于多酸基金属有机超分子材料良好的应用前景，我们研究制备出了一种未见文献报道的富氮配体构筑的层叠层多酸超分子材料。

发明内容

本发明的目的是要解决多酸基材料作为超级电容器电极材料在溶液中稳定性差，导电性能不高的问题。为提高其电容性能，本发明提供一种富氮配体构筑的层叠层多酸超分子材料的制备方法及应用。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一、制备pH值为1.8～2.2的反应液：将适量磷钼酸、硝酸银、1-咪唑-1-亚甲基-1H-苯并三氮唑加入到蒸馏水中搅拌均匀，然后将该悬浊液的pH值调至1.8～2.2，得到pH值为1.8～2.2反应液；

步骤一中所述的磷钼酸与硝酸银的摩尔比为：1.1:(7.9～8.6)；

步骤一中所述的磷钼酸与1-咪唑-1-亚甲基-1H-苯并三氮唑的摩尔比为：1.1:1.0；

步骤一中所述的磷钼酸的物质的量与蒸馏水的体积比为：0.16mmol:15mL。

二、将步骤一中制备的pH值为1.8～2.2反应液转移到聚四氟乙烯反应釜中，再在温度为140℃下反应4天，反应液温度降至室温后洗涤，得到黄色块状晶体，即一种富氮配体构筑的层叠层多酸超分子材料，该超分子材料的化学式为[AgH₂(imbta)₂](PMo₁₂O₄₀)，其中imbta为1-咪唑-1-亚甲基-1H-苯并三氮唑；晶体外观分别呈黄色块状；晶系为三斜晶系；空间群为P-1；晶胞参数为b＝12.7357(5)，α＝83.7140(10)°，β＝81.7260(10)°，γ＝80.0910(10)°，