[发明专利]一种MOF基植物叶片摩擦纳米发电机的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种MOF基植物叶片摩擦纳米发电机的制备方法及其应用。将基底冲洗干净，配置醋酸铜溶液，四氟邻苯二甲酸溶液和三乙烯二胺溶液混合得到混合溶液A；将醋酸铜溶液、混合溶液A和无水乙醇喷涂于基底表面上，喷涂顺序依次为醋酸铜溶液、无水乙醇、混合溶液A、无水乙醇；每喷涂完一种溶液后使用带加热功能的风扇蒸发基底表面上的无水乙醇；重复喷涂若干次后获得MOF基植物叶片摩擦纳米发电机。本发明具有制备简单、生物相容性好、灵敏度高、无电池的特性，且能保持长时间稳定工作，是传统风速传感器的优良替代品。

技术领域

本发明涉及了新能源及纳米技术领域的一种摩擦纳米发电机，具体涉及一种MOF基植物叶片摩擦纳米发电机的制备方法及其应用。

背景技术

摩擦电纳米发电机(TENG)的迅速崛起促进了可穿戴电子领域无电池、自供电、自传感等全新的设计理念的出现。目前常用的摩擦电层材料主要是聚合物，特别是一些柔韧性好、给电子能力强的聚合物，包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)等，可用于开发蓝色能源、体内健康监测装置，无电池环境监测装置等。因此有大量基于摩擦纳米发电机用于能量收集及环境传感的报道。

表面附着型金属有机骨架(MOF)作为一种新兴的多孔材料，具有比表面积大、孔结构有序性强、生长可控等特点，在替代传统的摩擦电层方面显示出巨大的潜力。与传统的摩擦电材料相比，表面附着型金属有机骨架可以直接生长和覆盖在具有任何结构的材料表面，如平面、纤维、孔洞等，并且不存在与基体结合的问题，这使摩擦电纳米发电机在结构设计上有了更多的自由度。更重要的是，一些MOF可以在室温下通过简单的方法合成，这进一步提高了开发基于MOF摩擦纳米发电机的可能性。此外，通过在合成过程中调整有机配体的种类，可以实现表面活性剂摩擦学极性的可控变化。因此MOF是一种很适合用于替代传统摩擦层的材料。

风受大气环流、地形、水域等不同因素的综合影响，表现形式多种多样，如季风、地方性的海陆风、山谷风等。风向风速的检测在农业领域中的检测有很大的意义。主要表现在以下几个方面：风能传播病原体，蔓延植物病害；高空风是害虫长距离迁飞的气象条件；大风作物倒伏、树木断折、落花落果而影响产量；大风还造成土壤风蚀、沙丘移动，而毁坏农田等。在农业的种植过程中使用风向风速仪来进行对风向风速的检测是很有必要的，通过对其监测能够帮助我们预防一些灾害，降低了因自然灾害而引起的损失。

目前，商业化的传感器是农业环境风速监测的主要手段，按照工作原理可粗略分为机械式风速传感器和超声波式风速传感器，但是这些传感器体积较大，灵敏度低、能源供应等问题限制了它们的应用场景。因此开发能够快速制备、大范围布置、无外接电源的新型传感器用于环境风速监测势在必行。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种MOF基植物叶片摩擦纳米发电机的制备方法及其应用，利用循环喷涂法来实现MOF的快速合成以及与MOF基植物叶片摩擦纳米发电机的制备。该方法能够在基底上快速制备MOF基植物叶片摩擦纳米发电机，且操作简单高效。

一、一种MOF基植物叶片摩擦纳米发电机的制备方法

方法包括以下步骤：

S1：将基底冲洗干净，然后分别配置醋酸铜溶液、四氟邻苯二甲酸溶液和三乙烯二胺溶液，接着将四氟邻苯二甲酸溶液和三乙烯二胺溶液混合得到混合溶液A；

S2：将醋酸铜溶液、混合溶液A和无水乙醇喷涂于基底表面上，喷涂顺序依次为醋酸铜溶液、无水乙醇、混合溶液A、无水乙醇；每喷涂完一种溶液后使用带加热功能的风扇蒸发基底表面上的无水乙醇；