[发明专利]一种基于钙钛矿材料的摩擦纳米发电机及其制备方法

权利要求书

1.一种基于钙钛矿材料的摩擦纳米发电机，其特征在于，包括负摩擦层和正摩擦层；

所述负摩擦层为将MXene纳米粒子、铂纳米线和钙钛矿纳米颗粒引入电纺PVDF-HFP纳米纤维的复合纳米纤维层；所述钙钛矿纳米颗粒分别与铂纳米线和MXene纳米粒子构建肖特基结，加速正电荷从铂纳米线及MXene纳米粒子向PVDF-HFP的移动。

2.根据权利要求1所述基于钙钛矿材料的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述MXene纳米粒子、铂纳米线和钙钛矿纳米颗粒与电纺PVDF-HFP纳米纤维的质量比为0.05：0.05：0.05：1。

3.根据权利要求1所述基于钙钛矿材料的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述钙钛矿纳米颗粒为由钛酸钡纳米晶体和有机无机杂化钙钛矿纳米晶体按质量比1:1的比例组成的混合纳米颗粒。

4.根据权利要求1所述基于钙钛矿材料的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述正摩擦层为金镍铬合金箔。

5.权利要求1所述基于钙钛矿材料的摩擦纳米发电机的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将PVDF-HFP颗粒加入DMF和丙酮的混合液中，得到PVDF-HFP混合溶液；

将MXene纳米粒子、铂纳米线和钙钛矿纳米颗粒分别添加至所述PVDF-HFP混合溶液中，作为静电纺丝的涂料；

利用所述涂料进行静电纺丝，得到的纳米纤维膜即为负摩擦层。

在基板上固定所述负摩擦层和所述正摩擦层，得到摩擦纳米发电机。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述MXene纳米粒子通过如下方式制备：

将Ti₃AlC₂和LiF溶解在HCl中，用去离子水洗涤，并倾析至上清液pH值为6，在保护气下超声并离心，最后将上清液冻干，制得MXene沉淀，再将MXene沉淀通过纳米框架切割得到MXene微纳粒子，其中Ti₃AlC₂和LiF的质量比为1：1.4～1.7。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，将Ti₃AlC₂和LiF溶解在HCl中之后，以3500rpm的转速离心10min，然后倾析；倾析之后，在保护气下超声，再以4500rpm的转速离心30min。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿纳米颗粒为由钛酸钡纳米晶体和有机无机杂化钙钛矿纳米晶体按照质量比1:1的比例组成的混合纳米颗粒；

所述钛酸钡纳米晶体通过如下方式制备：

将正钛酸镁滴入硝酸中制得钛液，将八水合氢氧化钡溶解在离子水中制得钡液；将所述钛液缓慢滴入到所述钡液中，生成白色沉淀，对所述白色沉淀进行过滤、洗涤、干燥，得到钛酸钡晶体，再对晶体进行纳米研磨，制得钛酸钡纳米晶体；

所述有机无机杂化钙钛矿纳米晶体通过如下方式制备：

将PbI₂、PbCl₂和CsI溶解于DMF中得到溶液Ⅰ，将MAI和FAI溶解于IPA和DMF的混合液中得到溶液Ⅱ，将溶液Ⅰ和溶液Ⅱ混合，蒸发浓缩，对析出的晶体进行分离洗涤干燥，之后进行纳米研磨，得到有机无机杂化钙钛矿纳米晶体。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述PVDF-HFP混合溶液中，以PVDF-HFP颗粒计，所述MXene纳米粒子、铂纳米线、钙钛矿纳米颗粒和所述PVDF-HFP颗粒的的质量比为0.05：0.05：0.05：1。

10.根据权利要求6至9任一权利要求所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝过程中，将所述涂料转移至注射器，设置静电纺丝设备的电压为10-20kV，温度35℃，湿度40％，并设置流速为0.12ml h^-1进行推料，同时调节注射针与收集器的间距为10cm以进行纺丝，在铝箔上收集的纳米纤维膜即为负摩擦层。