[发明专利]一种八面体魔方状Keggin型磷钼酸铜基晶态材料的制备及应用

说明书

本发明涉及一种八面体魔方状Keggin型磷钼酸铜基晶态材料的制备及应用。本发明的目的是要解决一些多酸类晶态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。本发明的一种八面体魔方状Keggin型磷钼酸铜基晶态材料的化学式为[Cu(Hsubgt;2/subgt;O)subgt;2/subgt;Hsubgt;4/subgt;(pybta)subgt;4/subgt;](PMosubgt;12/subgt;Osubgt;40/subgt;)subgt;2/subgt;·2Hsubgt;2/subgt;O，其中pybta为1‑吡啶‑3‑亚甲基‑1H‑苯并三氮唑。合成方法为将磷钼酸、醋酸铜和pybta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，获得的晶态材料制得的电极材料在1A/g电流密度下比电容值为556F/g。为构建一种八面体魔方状Keggin型磷钼酸铜基晶态材料以提高超电性能提供了一条技术路线。

技术领域

本发明涉及一种八面体魔方状Keggin型磷钼酸铜基晶态材料的制备及应用。

背景技术

超级电容器是通过物理上电荷转移，快速充放电同时，不受温度影响，因而寿命更长，有较高的功率密度和宽广的温度使用范围，而且成本低且无毒无污染的绿色环保储能设备，是目前大量关注的储能器件之一。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)，是具有可逆氧化活性的纳米氧化物团簇，具有结构可修饰、物理化学性质可调变等特点，可作为多种应用的基础材料。这些分子团簇非常稳定，并与各种晶体材料结合表现出强而稳定的相互作用，在水系超级电容器领域有着广泛的应用前景。

磷钼酸盐是多酸化学发展中的一个重要分支。由于钼多样的配位方式，使其几何构型也呈现出多样化，如四面体、三角双锥和八面体等构型。其丰富的结构、可逆的氧化还原特性、纳米级的尺寸以及优异的电化学性能使得其在材料合成、电催化、超级电容器等方面展现出广阔的应用前景。然而，磷钼酸盐在水及一些有机溶剂中有较好的溶解性，如作为电容器电极材料会影响电极的循环使用寿命。同时，多酸材料导电性较差，电解液离子与电子在其电极内部传输受限，导致电极材料的电容值、倍率性能与循环特性不理想。为了解决多酸易溶于水，导电性差等问题，以多酸为预组装前驱体，引入金属有机框架，制备多酸基金属有机框架晶体材料，应用于超级电容器领域。

发明内容

本发明的目的是要解决多酸盐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，本发明提供一种八面体魔方状Keggin型磷钼酸铜基晶态材料的制备方法。

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2.5～3.0的反应液：将磷钼酸、醋酸铜、1-吡啶-3-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2.5～3.0，得到pH值为2.5～3.0反应液；

步骤一中所述的磷钼酸与醋酸铜的摩尔比为：1.0:(6.0～7.0)；

步骤一中所述的磷钼酸与1-吡啶-3-亚甲基-1H-苯并三氮唑的摩尔比为：1.0:(0.9-1.1)；

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。