【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机-无机杂化材料领域，具体涉及铜金属有机框架材料(cui-mof)的合成及其构筑摩擦纳米发电机(teng)在不同气氛下的响应，同时用作光催化剂，实现对高毒性化学战剂芥子气模拟物(2-氯乙基乙基硫醚cees)的高效降解，选择性转变成无毒的亚砜化合物(1-氯-2-(乙基亚磺酰基)乙烷ceeso。
技术介绍
1、化学战剂(cwas)是一类具有高毒性的化学物质，能够对生物体和环境造成巨大且长期的损害。最早的出现的cwas是在一战中使用的氯气，随后化学武器便迅速发展，多种类型的化学战剂不断出现，如糜烂性毒剂硫芥(hd)，神经毒剂塔崩(ga)、沙林(gb)和索曼(gd)等。作为大规模杀伤武器，cwas禁而不止，不仅是大国博弈的重要砝码，而且已经由大规模使用逐步向次生化学灾害、化学恐怖等更加隐蔽的“类化学战”方式发展，能严重削弱国力和战力。研究表明，化学毒剂进入人体的途径是消化道吸收、呼吸道吸入和皮肤吸收，因此开发高效的光催化剂，实现在特定环境下的自驱动光催化降解化学战剂，对于现代国家的社会稳定和军事安全都具有至关重要的意义。
2、摩擦电纳米发电机(teng)，作为一种创新的机械能收集技术，自问世以来便展现出巨大潜力。它巧妙利用接触起电与静电感应的耦合效应，将广泛存在于自然环境中的低频、易忽视的能量源(如人体运动、环境振动、风能与波浪等)高效转化为电能，实现了一系列自驱动应用。当前，teng的构建主要依赖于介电聚合物(如聚四氟乙烯(ptfe)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚二甲基硅氧烷(pdms)、尼龙及聚酰亚胺)与
3、本专利技术设计cui-mof，构筑了一种高性能且可持续的cui-mof-teng器件，该装置不仅展现出卓越的电能输出特性，还巧妙地融合了电-光转换，实现自驱动光催化系统，在光照条件下，cui-mof-teng产生的电能被直接用于驱动光催化反应，高效催化化学战剂芥子气模拟物，这一过程不仅减少了对传统能源的依赖，还显著提升了催化效率，满足了现代社会对节能减排和绿色环保的迫切需求。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种铜金属有机框架材料cui-mof制备方法及其构筑的摩擦纳米发电机对不同气氛的响应及防毒性能应用。本专利技术利用无机金属盐材料cui，通过溶剂热法，引入h4ttpe有机配体，构筑了三维孔道结构的有机-无机杂化cui-mof材料。该cui-mof材料具有以下特性：
2、(1)由cui-mof材料构建的cui-mof-teng，通过探究其在以下不同气氛下的输出性能：真空、空气、20％氧气、40％氧气、60％氧气、80％氧气、100％氧气和氮气，系统地得出气氛对cui-mof材料构建的cui-mof-teng输出性能的影响；
3、(2)cui-mof材料作为摩擦电极材料组成teng器件，显示出良好的输出性能及优异的循环稳定性，并可点亮leds，提供可见光源；
4、(3)cui-mof材料作为非均相光催化剂，在可见光的照射下，催化高毒性化学战剂芥子气模拟物cees，选择性转变成无毒的亚砜化合物ceeso。因此，cui-mof是一种有潜力的高输出的摩擦电极材料，又可以作为高效的催化剂材料应用于光催化降解化学战剂，搭建了复杂环境下自驱动光催化体系，实现防毒性能的应用。
5、为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
6、一种气氛敏感型铜金属有机框架材料(cui-mof)构筑的自驱动光催化毒物降解系统，其所述铜金属有机框架材料cui-mof的结构式为{(h3o)0.5[cu1.5(ttpe)0.5]·2h2o}n。
7、进一步，所述cui-mof可同时作为摩擦电极材料和催化材料，其晶体属于单斜晶系，空间群为c2/c，晶胞参数为：β＝103.52(3)°。
8、本专利技术所述的铜金属有机框架材料cui-mof的制备方法，包括以下步骤：
9、(1)将cui和配体h4ttpe(1,1,2,2-四(4-(2h-四唑-5-基)苯基)乙烷)加入到玻璃螺口瓶中，加入n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、无水乙醇、三乙胺和氨水。
10、(2)待步骤(1)中反应体系密闭后，将其放置于烘箱中进行反应，反应结束后降至室温，即得到淡黄色的棒状晶体cui-mof，所得晶体经单晶x-射线衍射分析、热重分析、电荷平衡分析确定其分子结构为{(h3o)0.5[cu1.5(ttpe)0.5]·2h2o}n(图2)；
11、进一步，步骤(1)中金属盐cui和配体h4ttpe的摩尔比为4:1，以ttpe 0.05mmol为基准，同时加入2ml dmf，2ml无水乙醇，3ml三乙胺和4ml氨水。步骤(2)烘箱中反应进行的温度为85℃，反应所需时间为72h。
12、利用本专利技术所述的制备方法制得的cui-mof作为摩擦电极材料构筑cui-mof-teng，包括以下步骤：
13、(1)称取适量经过真空干燥后的cui-mof晶体，采用机械研磨的方式将其研磨成尺寸为1-20μm大小的晶体粉末(图4)；
14、(2)将研磨的晶体粉末均匀的涂覆在大小为6×5cm2大小的导电铜胶带上，并用玻璃棒压实，吹掉多余粉末，随后将铜丝两端进行去氧化处理并将一端用导电环氧树脂银胶固定在铜片上作为外接导线，表面用小铜胶带固定后用大胶带进行固定处理，最后裁成5×5cm2；
15、(3)将pvdf旋涂成膜，粘贴在铜胶带上，裁剪为5×5cm2，并在铜胶带的背面粘贴铜丝，作为另外一个外接导线；
16、(4)将上述(2)和(3)制得的器件组装成粉末cui-m本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气氛敏感型铜金属有机框架材料CuI-MOF，其特征在于：所述CuI-MOF具有双功能特征，其分子构式为{(H3O)0.5[Cu1.5(TTPE)0.5]·2H2O}n ，n=∞。
2.权利要求1所述的气氛敏感型铜金属有机框架材料CuI-MOF，其特征在于： CuI-MOF为有机-无机杂化晶体材料，属于单斜晶系，空间群为C2/c，晶胞参数为：a=12.845(3) Å，b=23.4(5) Å，c=15.93(3) Å，β=103.52(3)°，所述双功能CuI-MOF可同时作为摩擦电极材料和催化材料。
3.根据权利要求1或2所述的气氛敏感型铜金属有机框架材料CuI-MOF的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的气氛敏感型铜金属有机框架材料CuI-MOF的制备方法，其特征在于：步骤（1）中金属盐CuI和配体H4TTPE的摩尔比为4:1，以0.05 mmol H4TTPE为基准，DMF的使用量为2 mL，无水乙醇的使用量为2 mL，三乙胺的使用量为3 mL，氨水的使用量为4mL。
5.根据权利要求3所述的气氛
6.根据权利要求1或2所述的气氛敏感型铜金属有机框架材料CuI-MOF的应用，其特征在于：利用CuI-MOF构筑自驱动光催化毒物降解系统，CuI-MOF作为摩擦电极材料组装CuI-MOF-TENG实现了自驱动点亮LEDs，提供可见光；同时将CuI-MOF作为催化剂，执行光催化高效降解化学战剂芥子气模拟物2-氯乙基乙基硫醚反应。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：将CuI-MOF作为摩擦电极材料组装成CuI-MOF-TENG器件，包括以下步骤：
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于： 评价CuI-MOF作为摩擦电极材料构筑的摩擦纳米发电机CuI-MOF-TENG在不同的气氛条件响应下工作的输出性能，得出CuI-MOF 组装的CuI-MOF-TENG器件在真空中的输出性能最大，所述不同的气氛条件分别为真空、空气、20%氧气、40%氧气、60%氧气、80%氧气、100%氧气和100%氮气，其中真空条件是将CuI-MOF 组装的CuI-MOF-TENG器件置于气密装置中用油泵抽至内部压强为0.01 Mpa，真空条件下直接测试；空气条件则是去除气密装置进行测试；20%氧气、40%氧气、60%氧气、80%氧气、100%氧气和100%氮气的气氛条件为抽气后充入气密装置体积对应含量的气体进行测试。
9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：CuI-MOF-TENG持续为LEDs供电，提供可见光光源，并在CuI-MOF作为催化剂情况下，实现光催化化学战剂芥子气模拟物的反应，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：以0.05 mmolCuI-MOF材料作为基准，乙腈用量为1 mL、去离子水用量为0.5 mL，CuI-MOF材料与CEES的物质的量之比为1:3。
...【技术特征摘要】
1.一种气氛敏感型铜金属有机框架材料cui-mof，其特征在于：所述cui-mof具有双功能特征，其分子构式为{(h3o)0.5[cu1.5(ttpe)0.5]·2h2o}n ，n=∞。
2.权利要求1所述的气氛敏感型铜金属有机框架材料cui-mof，其特征在于： cui-mof为有机-无机杂化晶体材料，属于单斜晶系，空间群为c2/c，晶胞参数为：a=12.845(3) å，b=23.4(5) å，c=15.93(3) å，β=103.52(3)°，所述双功能cui-mof可同时作为摩擦电极材料和催化材料。
3.根据权利要求1或2所述的气氛敏感型铜金属有机框架材料cui-mof的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的气氛敏感型铜金属有机框架材料cui-mof的制备方法，其特征在于：步骤（1）中金属盐cui和配体h4ttpe的摩尔比为4:1，以0.05 mmol h4ttpe为基准，dmf的使用量为2 ml，无水乙醇的使用量为2 ml，三乙胺的使用量为3 ml，氨水的使用量为4ml。
5.根据权利要求3所述的气氛敏感型铜金属有机框架材料cui-mof的制备方法，其特征在于：步骤（2）烘箱中进行反应的温度为85 ℃，反应所需时间为72 h。
6.根据权利要求1或2所述的气氛敏感型铜金属有机框架材料cui-mof的应用，其特征在于：利用cui-mof构筑自驱动光催化毒物降解系统，cui-mof作为摩擦电极材料组装cui-mof-teng实现了自...
【专利技术属性】
技术研发人员：张莹莹，崔嘉兴，黄超，王丹丹，陶圆梦，赵聪颖，崔琳琳，杨海燕，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：
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