[发明专利]一种多功能钒金属有机骨架基碳纳米管纤维及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种多功能钒金属有机骨架基碳纳米管纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将VOSO₄、NH₄VO₃和对苯二甲酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺中进行搅拌得到混合溶液；

S2：将所述步骤S1得到的混合溶液转移至含镍泡沫的聚四氟内衬不锈钢高压釜中，并浸入碳纳米管纤维；

S3：将所述步骤S2处理后的所述高压釜转移至烘箱中反应，反应结束后冷却至室温，将产物置于真空下干燥过夜，得到V-MOF NWs@CNT纤维，即为多功能钒金属有机骨架基碳纳米管纤维。

2.根据权利要求1所述多功能钒金属有机骨架基碳纳米管纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述VOSO₄、NH₄VO₃和对苯二甲酸的摩尔比为1:1:2；所述搅拌的温度为60℃，时间为8小时。

3.根据权利要求1所述的多功能钒金属有机骨架基碳纳米管纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述聚四氟内衬不锈钢高压釜的容积为100mL，所述镍泡沫的体积为4cm²。

4.根据权利要求1所述的多功能钒金属有机骨架基碳纳米管纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述反应的温度为160℃，时间为48小时；且所述反应结束冷却至室温后与真空下干燥过夜之间还包括将所述产物用乙醇冲洗多次的操作，且所述真空下干燥过夜的温度为40℃。

5.一种多功能钒金属有机骨架基碳纳米管纤维，其特征在于，所述纤维通过权利要求1-4任一项所述制备方法制备得到。

6.一种权利要求5所述多功能钒金属有机骨架基碳纳米管纤维的应用，其特征在于，所述应用包括将所述多功能钒金属有机骨架基碳纳米管纤维应用至自驱动全纤维集成全解水电子器件中。

7.根据权利要求6所述多功能钒金属有机骨架基碳纳米管纤维的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：

A1：将所述多功能钒金属有机骨架基碳纳米管纤维置于空气中退火得到V₂O₅ NWs@CNT纤维；

A2：正极材料制备：将CoNi-LDH纳米片通过电化学沉积方法沉积在所述步骤A1得到的部分所述V₂O₅ NWs@CNT纤维上得到CoNi-LDH NSs@V₂O₅@CNT纤维；

负极材料制备：将多功能钒金属有机骨架基碳纳米管纤维在NH₃中退火得到VN NWs@CNT纤维；

催化材料制备：将所述多功能钒金属有机骨架基碳纳米管纤维和硫粉放置在陶瓷舟中，将硫粉放置在上游，在氩气气氛下退火得到S-VO_xNWs@CNT纤维；

A3：准固态纤维状非对称超级电容器制备：将所述步骤A2制备得到的所述VN NWs@CNT纤维和所述CoNi-LDH NSs@V₂O₅@CNT纤维裹上凝胶后，扭转缠绕后得到准固态纤维状非对称超级电容器；

纤维状压阻传感器制备：扭转缠绕四根所述步骤A2制备得到的VN NWs@CNT纤维，使用导电胶将扭转缠绕后的所述VN NWs@CNT纤维固定在导电玻璃上，然后将聚二甲基硅氧烷预聚物溶液均匀地覆盖在固定的绞合纤维表面上，并在60℃下固化2小时进行封装，得到纤维状压阻传感器；

A4:自驱动全纤维集成全解水电子器件制备：

将所述步骤A3制得的所述纤维状压阻传感器缠绕在所述准固态纤维状非对称超级电容器上，得到自供电全纤维集成传感器件，同时，以所述步骤A2制得的S-VO_x NWs@CNT纤维作为催化材料，得到自驱动全纤维集成全解水电子器件。