本发明属于摩擦发电材料，具体涉及一种基于树枝状钴-金属有机框架的摩擦纳米发电机材料及其制备方法、应用。
背景技术：
1、随着互联网技术的飞速发展，可穿戴和柔性电子产品大量出现，人类对于能源的需求与日俱增，尤其是可再生、持续的便携式能源的需求急剧增长。目前，我国的能源供应主要依赖火力发电，这种依赖不仅面临化石燃料能源的有限性问题，而且火力发电过程中释放的so2、co、no2及粉尘等有害物质严重破坏了生态环境。因此，寻找并开发新型的可持续清洁能源成为解决能源需求和环境污染的重要途径。
2、基于接触起电和静电感应的耦合效应的摩擦纳米发电机(triboelectricnanogenerator，teng)能够从环境中收集能量，为便携式设备和电子产品供电。由于其低成本、简易制作、持久稳定且高效的特点，teng被认为是一种极具潜力的绿色能源采集技术。teng能够有效转化环境中的低频能量(如人体运动、振动、风力和水波等)为电能，具有高能量转换效率和广泛的材料设计选择优势，在能量收集、医疗监测和自供电传感等多个领域展现了巨大的应用潜力。
3、为了进一步提高teng的性能，满足实际应用需求，研究人员已经从材料设计、形态创新和器件结构优化等方面进行了深入探索。传统的teng材料主要包括聚合物和金属及其氧化物，如聚四氟乙烯(ptfe)、聚二甲基硅氧烷(pdms)和聚偏二氟乙烯(pvdf)等，但是这些材料的介电性能和功能性限制了teng的进一步发展。因此，探索和开发新型材料以克服这些限制，扩展teng的应用范围和提高输出性能，成为了研究的重点。
4、金属有机框架(mof)材料，是由无机金属节点与有机配体通过配位键自组装形成的纳米多孔晶体材料，因其具有独特的几何形态和易于功能修饰的特点，在开发稳定高效的摩擦电活性材料方面具有独特的优势。目前，已经通过选择合适的金属中心和有机配体的种类以及用不同的官能团对有机配体进行修饰的方法，精确调控材料的电子结构以及框架孔径的数量和密度从而获得具有特定结构和功能的mof材料来直接提高mof-teng摩擦电输出性能。mof作为一种新型的多孔晶体材料，晶体形貌丰富多样且易于调控，为提升teng性能提供了新的可能性。沸石咪唑类mof材料具有优秀的稳定性，其中钴离子由于具有高自旋态电子云密度可以激发更多的电子，使钴-金属有机框架具有较好的摩擦电性能。通过乳液合成的方法精准调控晶体晶面的生长，制得了树枝状钴-金属有机框架多孔晶体材料，相较于颗粒状的钴-金属有机框架表现出明显增强的摩擦电输出性能。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供基于树枝状钴-金属有机框架材料的摩擦纳米发电材料及其制备方法、应用，用于解决提升现有摩擦纳米发电材料在应用于teng时摩擦电输出性能差的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种树枝状钴-金属有机框架摩擦纳米发电材料的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)称取一定量的钴盐和咪唑类有机配体分别超声溶解于水和二氯甲烷中，分别获得钴盐水溶液和咪唑类有机配体的二氯甲烷溶液，按照一定体积比将钴盐水溶液加入咪唑类有机配体的二氯甲烷溶液中混合，使用均质器在一定条件下进行均质处理，获得水油混合乳液；
4、(2)将水油混合乳液在一定转速下通过机械搅拌反应一段时间，通过抽滤收集得到紫色固体，用无水乙醇离心洗涤后进行干燥获得了树枝状钴-金属有机框架摩擦纳米发电材料。
5、优选地，步骤(1)中，所述钴盐水溶液选自硝酸钴水溶液、草酸钴水溶液和氯化钴水溶液中的一种。
6、优选地，步骤(1)中，所述咪唑类有机配体的二氯甲烷溶液选自2-甲基咪唑的二氯甲烷溶液、2-乙基咪唑的二氯甲烷溶液和1-甲基咪唑的二氯甲烷溶液中的一种。
7、优选地，所述钴盐水溶液的浓度为0.001～0.01mol/l。
8、优选地，所述咪唑类有机配体的二氯甲烷溶液的浓度为0.1～0.2mol/l。
9、优选地，步骤(1)中，均质处理的11000～15000rpm，均质处理的时间为3～5min。
10、优选地，搅拌反应的温度为25～35℃。
11、优选地，搅拌反应的转速为400～600rpm，搅拌时间为12～24h。
12、优选地，固液分离后采用无水乙醇洗涤所得固体。
13、优选地，固液分离后还包括真空干燥工序。
14、本发明还提供了一种由上述制备方法制得的树枝状钴-金属有机框架摩擦纳米发电材料。
15、优选地，所述树枝状钴-金属有机框架摩擦纳米发电材料具有针刺状突起的树枝状形貌。
16、优选地，所述树枝状钴-金属有机框架摩擦纳米发电材料的平均粒径为300～600nm。
17、本发明还提供了一种摩擦纳米发电材料作为正摩擦电层在纳米摩擦发电机的应用。
18、如上所述，本发明具有以下有益效果：
19、(1)在室温条件下，通过乳液合成的策略及精确的操作控制，成功合成了全新的树枝形状的树枝状钴-金属有机框架摩擦纳米发电材料；
20、(2)采用本发明的制备方法制得的树枝状钴-金属有机框架摩擦纳米发电材料具有针刺状突起的树枝状形貌，具备出色的热稳定性和优秀的摩擦电输出性能；
21、(3)本发明的制备方法制得的树枝状钴-金属有机框架摩擦纳米发电材料可直接应用为纳米摩擦发电机的摩擦正极，展现出优秀的摩擦电输出性能，扩大teng的应用范围和输出性能。
1.一种树枝状钴-金属有机框架摩擦纳米发电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述钴盐水溶液选自硝酸钴水溶液、草酸钴水溶液和氯化钴水溶液中的一种；所述咪唑类有机配体的二氯甲烷溶液选自2-甲基咪唑的二氯甲烷溶液、2-乙基咪唑的二氯甲烷溶液和1-甲基咪唑的二氯甲烷溶液中的一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述钴盐水溶液的浓度为0.001～0.01mol/l；所述咪唑类有机配体的二氯甲烷溶液的浓度为0.1～0.2mol/l。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，均质处理的转速为11000～15000rpm，均质处理的时间为3～5min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：搅拌反应的温度为25～35℃；转速为400～600rpm，搅拌时间为12～24h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：固液分离后采用无水乙醇洗涤所得固体。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：固液分离后还包括真空干燥工序。
8.一种由权利要求1～7任意一项所述的制备方法制得的树枝状钴-金属有机框架摩擦纳米发电材料。
9.根据权利要求1所述的树枝状钴-金属有机框架摩擦纳米发电材料，其特征在于：所述树枝状钴-金属有机框架摩擦纳米发电材料具有针刺状突起的树枝状形貌；所述树枝状钴-金属有机框架摩擦纳米发电材料的平均粒径为200～600nm。
10.一种如权利要求8或9所述的树枝状钴-金属有机框架摩擦纳米发电材料作为正摩擦电层在纳米摩擦发电机的应用。
