本發(fā)明屬于導電聚合物領域，特別涉及一種鐵-mof-聚苯胺復合材料及其制備方法和應用。

背景技術：

隨著科技發(fā)展與社會進步，便攜式電子器件開始逐漸走入人們的生活，對這類器件的研究也成為了科研領域的熱點。而便攜式電子元件的儲能系統(tǒng)是一個關鍵問題，因此發(fā)展輕量化的儲能器件成了目前研究的重要部分。導電聚合物是較為經(jīng)典的贗電容材料，由于其比電容較高、可發(fā)生快速可逆的氧化還原反應、無毒無害、對環(huán)境友好、價格低廉、儲量豐富的優(yōu)點，現(xiàn)已成為研究的熱點領域。目前對于導電聚合物的電容性的研究大多集中在以下兩點：合成具有不同形貌的導電聚合物材料，然后通過改變摻雜離子的類別，不同電沉積的溫度、電壓、電解液濃度等條件進一步提高材料的質(zhì)量比電容。關于利用導電聚合物的優(yōu)良性能將其制備成電極材料的研究卻相對甚少。近些年來，與導電聚合物制備電極相關的研究均落腳于復合電極的制備上。通常方法是把導電聚合物與高導電性、高穩(wěn)定性的碳材料或貴金屬薄膜結合起來。然而碳膜和貴金屬薄膜的制備工藝復雜，且制備成本很高。這些因素都阻礙了此類聚合物基電極的批量化使用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種鐵-mof-聚苯胺復合材料及其制備方法和應用，該制備方法簡單，易于操作，環(huán)保，制備得到的鐵-mof-聚苯胺復合材料具有較好的電容性能。

本發(fā)明的一種鐵-mof-聚苯胺復合材料，具有鐵-mof和苯胺兩種單體，以鐵-mof作為前驅(qū)體，在鐵-mof內(nèi)部吸附苯胺。

本發(fā)明的一種鐵-mof-聚苯胺復合材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將對苯二甲酸和硝酸鐵分別溶解于溶劑一中，將兩種溶液混合均勻，回流，加入溶劑二，離心，干燥，得到鐵-mof前驅(qū)體，其中對苯二甲酸與硝酸鐵的質(zhì)量比為1:1-1:3，對苯二甲酸與溶劑二的比為100mg:10ml-500mg:60ml；

(2)將苯胺溶解在溶劑中形成苯胺溶液，取步驟(1)中的鐵-mof前驅(qū)體浸泡在苯胺溶液中，聚合反應，得到鐵-mof-聚苯胺復合材料，其中鐵-mof前驅(qū)體與苯胺的質(zhì)量比為2:1-20:1。

所述步驟(1)中溶劑一為dmf，溶劑二為乙腈。

所述步驟(1)中對苯二甲酸溶液的濃度為5mg/ml-10mg/ml，硝酸鐵溶液的濃度為10mg/ml-30mg/ml。

所述步驟(1)中回流溫度為120℃，回流時間為40min。

所述步驟(2)中溶劑為去離子水。

所述步驟(2)中苯胺溶液的濃度為1mmol/l-11mmol/l。

所述步驟(2)中聚合反應的溫度為-78℃-0℃，聚合反應的時間為12h-24h。

本發(fā)明的一種鐵-mof-聚苯胺復合材料可以用作超級電容器的電極材料。

本發(fā)明的一種鐵-mof-聚苯胺復合材料，以簡單易合成的鐵-mof作為前驅(qū)體，通過在其內(nèi)部吸附苯胺，在低溫下聚合，制備出鐵-mof-聚苯胺復合材料。

有益效果

(1)本發(fā)明的制備方法簡單，易于操作，環(huán)保，是一種綠色化學制備方法；

(2)本發(fā)明制備得到的鐵-mof-聚苯胺復合材料具有較好的比電容及倍率性，是超級電容器的理想電極材料。

附圖說明

圖1是實施例1、實施例2和實施例3中得到的鐵-mof-聚苯胺復合材料的cv曲線；

圖2是實施例1、實施例2和實施例3中得到的鐵-mof-聚苯胺復合材料的倍率圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于

本技術：
所附權利要求書所限定的范圍。

實施例1

(1)將對苯二甲酸(300mg)和硝酸鐵(800mg)分別溶解于dmf(40ml)中，將兩種溶液混合均勻，120℃回流40min，加入乙腈40ml，離心，干燥，得到鐵-mof前驅(qū)體。

(2)將苯胺(1.14mg)溶解在去離子水中形成苯胺溶液，苯胺溶液的濃度為2mmol/l，取步驟(1)中的鐵-mof前驅(qū)體(20mg)浸泡在苯胺溶液(5ml)中，-5℃條件下聚合12h，得到鐵-mof-聚苯胺復合材料，記為fe-mof-pani-1。

實施例2

(1)將對苯二甲酸(300mg)和硝酸鐵(800mg)分別溶解于dmf(40ml)中，將兩種溶液混合均勻，120℃回流40min，加入乙腈40ml，離心，干燥，得到鐵-mof前驅(qū)體。

(2)將苯胺(3.42mg)溶解在去離子水中形成苯胺溶液，苯胺溶液的濃度為6mmol/l，取步驟(1)中的鐵-mof前驅(qū)體(20mg)浸泡在苯胺溶液(5ml)中，-5℃條件下聚合12h，得到鐵-mof-聚苯胺復合材料，記為fe-mof-pani-2。

實施例3

(1)將對苯二甲酸(300mg)和硝酸鐵(800mg)分別溶解于dmf(40ml)中，將兩種溶液混合均勻，120℃回流40min，加入乙腈40ml，離心，干燥，得到鐵-mof前驅(qū)體。

(2)將苯胺(5.7mg)溶解在去離子水中形成苯胺溶液，苯胺溶液的濃度為10mmol/l，取步驟(1)中的鐵-mof前驅(qū)體(20mg)浸泡在苯胺溶液(5ml)中，-5℃條件下聚合12h，得到鐵-mof-聚苯胺復合材料，記為fe-mof-pani-3。

電化學測試結果表明：圖1中實施例1、實施例2和本實施例3中制備的鐵-mof-聚苯胺復合材料都顯示出明顯的氧化還原峰。圖2中實施例1、實施例2和本實施例3中制備的鐵-mof-聚苯胺復合材料都有較好的比電容量，其中實施例2中制備的鐵-mof-聚苯胺復合材料在0.5a/g的電流密度下其比電容量達到了280f/g，充分說明鐵-mof-聚苯胺復合材料具有較好的倍率性和比電容。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明涉及一種鐵?MOF?聚苯胺復合材料，包括鐵?MOF和苯胺兩種單體，以鐵?MOF作為前驅(qū)體，在鐵?MOF內(nèi)部吸附苯胺；制備過程是以對苯二甲酸和硝酸鐵為原料合成鐵?MOF前驅(qū)體，然后將鐵?MOF前驅(qū)體溶解在苯胺溶液中進行低溫聚合反應得到鐵?MOF?聚苯胺復合材料。本發(fā)明的制備方法簡單，易于操作，環(huán)保，本發(fā)明制備得到的鐵?MOF?聚苯胺復合材料具有較好的比電容及倍率性，是超級電容器的理想電極材料。

技術研發(fā)人員：劉天西;趙哲;封其春;張超
受保護的技術使用者：東華大學
技術研發(fā)日：2017.07.21
技術公布日：2017.10.20