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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114938161A(43)申请公布日2022.08.23(21)申请号202210425453.3(22)申请日2022.04.21(71)申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号(72)发明人于涛赵彬彬陈梓萱杨伟东李岩(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225专利代理师蒋亮珠(51)Int.Cl.H02N2/18(2006.01)B82Y15/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书3页说明书9页附图7页(54)发明名称一种超支化双核壳结构压电纳米发电机及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种纳米发电材料,具体涉及一种超支化双核壳结构压电纳米发电机及其制备方法,包括如下步骤:通过两步水热法制备钛酸钡纳米线;通过原子转移自由基聚合反应对钛酸钡纳米线超支化处理得到HBP@BaTiO3;通过原子转移自由基聚合反应对HBP@BaTiO3进行PMMA包覆得到PMMA@HBP@BaTiO3;静电纺丝PMMA@HBP@BaTiO3和PVDF基体得到纳米纤维薄膜;在纳米纤维薄膜两侧粘贴电极并封装得到压电纳米发电机。与现有技术相比,本发明利用化学改性钛酸钡纳米线,所制备的无机/有机混合压电纳米发电机,相比于纯PVDF薄膜的输出电压、输出电流有显著提升,大大提升了纳米发电机的输出功率。CN114938161ACN114938161A权利要求书1/3页1.一种超支化双核壳结构压电纳米发电机的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:通过两步水热法制备钛酸钡纳米线;S2:通过原子转移自由基聚合反应对步骤S1得到的钛酸钡纳米线进行超支化处理,得到HBP@BaTiO3;S3:通过原子转移自由基聚合反应对步骤S2得到的HBP@BaTiO3进行PMMA包覆处理,得到PMMA@HBP@BaTiO3;S4:将步骤S3得到的PMMA@HBP@BaTiO3通过静电纺丝制备得到PMMA@HBP@BaTiO3/PVDF纳米纤维薄膜;S5:在步骤S4得到的PMMA@HBP@BaTiO3/PVDF纳米纤维薄膜两侧粘贴电极并封装后得到所述的超支化双核壳结构压电纳米发电机。2.根据权利要求1所述的一种超支化双核壳结构压电纳米发电机的制备方法,其特征在于,步骤S1中所述的两步水热法为:S11:将二氧化钛粉末加入至碱性溶液中,搅拌后进行水热反应,反应产物经洗涤和干燥后得到Na2Ti3O7;S12:将步骤S11得到的Na2Ti3O7置于弱酸性溶液中浸泡,随后经洗涤和干燥后得到H2Ti3O7;S13:将步骤S12得到的H2Ti3O7加入至八水合氢氧化钡溶液,搅拌后进行水热反应,反应产物经洗涤和干燥后得到钛酸钡纳米线。3.根据权利要求2所述的一种超支化双核壳结构压电纳米发电机的制备方法,其特征在于,步骤S11中所述的二氧化钛粉末与碱性溶液的用量比为3g:60mL;所述的碱性溶液为氢氧根离子浓度为9‑12mol/L的碱性溶液;所述的搅拌的时间为10‑14h;所述的水热反应的温度为170‑230℃,时间为60‑84h;所述的洗涤为依次用去离子水和乙醇洗涤至中性;所述的干燥为真空干燥,干燥的温度为60‑80℃,时间为12‑24h;步骤S12中所述的弱酸性溶液与二氧化钛粉末的用量比为110‑130mL:3g;所述的弱酸性溶液为氢离子浓度为0.1‑0.3mol/L的酸性溶液;所述的浸泡的时间为20‑28h;所述的洗涤为依次用去离子水和乙醇洗涤至中性;所述的干燥为真空干燥,干燥的温度为60‑80℃,时间为12‑24h;步骤S13中所述的八水合氢氧化钡溶液的浓度为1.8‑2.2g:100‑140mL;所述的H2Ti3O7与八水合氢氧化钡的质量比为0.2‑0.4:1.8‑2.2;所述的水热反应的温度为170‑230℃,时间为2‑4h;所述的洗涤为依次用稀盐酸和去离子水洗涤至中性;所述的干燥为真空干燥,干燥的温度为60‑80℃,时间为12‑24h。4.根据权利要求1所述的一种超支化双核壳结构压电纳米发电机的制备方法,其特征在于,步骤S2中所述的原子转移自由基聚合反应为:S21:将步骤S1得到的钛酸钡纳米线加入至双氧水中回流,产物经洗涤和干燥后得到BaTiO3‑OH;S22:将步骤S21得到的BaTiO3‑OH加入至甲苯中并进行超声处理,随后加入硅烷偶联剂发生反应,反应产物经洗涤和干燥后得到BaTiO3‑APS;S23:将步骤S22得到的BaTiO3‑APS加入至N‑甲基吡咯烷酮中并进行超声处理,再向其中2CN114938161A权利要求书2/3页加入3,5‑二氨基苯甲酸并搅拌至完全溶解,随后依次加入吡啶、亚磷酸三苯酯和氯化锂并在惰性气体氛围下发生反应,反应产物冷却至室温后加入至氯