1.本发明涉及一种水蒸发发电器件的开路电压的调控方法。
背景技术：
2.传统化石燃料的过度开采已导致全球面临着气候变化和环境污染等方面的挑战。因此，非传统和绿色的清洁能源的利用对于人类社会的可持续发展至关重要。自然水蒸发是一种无处不在的自然过程，它从周围环境中吸收热能而不受地理位置或环境温度的影响。因此，自然水蒸发作为可靠的可再生能源有着巨大的潜力。最近的研究表明，自然蒸发驱动水通过一小块多孔碳黑薄膜可以产生稳定的开路电压(nature nanotechnology，2017，12：317)。自这项开创性的研究以来，大量的功能材料已经被证明可以构造水蒸发发电机，包括碳纳米材料(advanced functional materials，2017，27：22；carbon，2019，148：1)、氢氧化物(nano energy，2019，57：269)、固体氧化物(acs applied materials&interfaces，2019，11：30927)、纺织布(nano lett，2019，19：7191)、天然木材(acs applied materials&interfaces，2020，12：11232)等。目前对水蒸发发电机的研究主要集中在新材料的开发(advanced materials，2020,32：37；nano energy，2020，74，专利比如基于ldhs的水蒸发发电器件及制备方法，2017113877335)和表面电荷的调控(nano energy，2019，58：797；nano energy，2020，70)，而材料纳/微米颗粒或片的尺寸对水蒸发发电器件的性能调控方法还未见报道。
3.层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides，ldhs)是一类层状纳米材料，由带正电的类水镁石层组成，层间含有电荷补偿阴离子和溶剂化分子。ldhs的基本构造单元称为单元晶层，它是金属-(氢)氧八面体，金属离子占据边共享八面体的中心，其顶点含有oh-，相邻八面体间通过共边相互联结形成二维延伸的配位八面体结构层。ldhs具有六边形二维形貌，将其涂在装有电极的基底上，可以构造水蒸发发电器件。本技术人已经授权的专利(基于ldhs的水蒸发发电器件及制备方法，cn2017113877335)申请的重点在于器件制备，且二价金属盐和三价金属盐是按照二价金属盐离子占三价金属盐离子的摩尔比为1-2的比例范围进行研究，并未发现如何对水蒸发发电器件的开路电压进行精确调控。另一件已授权的专利(基于ldhs的水蒸发发电器件的性能调控方法，cn2019111052708)通过控制二价和三价金属离子的摩尔比，可以精确调控ldhs表面的电荷密度，从而对ldhs基水蒸发发电器件的性能进行调控。但是该方法调控ldhs表面的电荷密度难度较高，也难以准确调控对水蒸发发电器件的开路电压，如何简单的对水蒸发发电器件的开路电压精确调控是本发明的研究重点。
技术实现要素：
4.本发明提供一种水蒸发发电器件的开路电压的调控方法，通过调控微/纳米尺寸的ldhs的直径，将其悬浊液涂在装有电极的基底上组装成发电器件，进而对ldhs基水蒸发发电器件的开路电压进行调控。该方法简单、精确，可以简单的实现对水蒸发发电器件的开
路电压精确调控。
5.本发明的技术解决方案是：水蒸发发电器件的开路电压调控方法，具体包括以下步骤：
6.a.选择ldhs固体粉末的直径在20nm-5μm；
7.b.将ldhs固体粉末分别超声分散在水中，形成ldhs悬浊液；
8.c.将ldhs悬浊液涂在装有电极的基底上，组装成ldhs基水蒸发发电器件；
9.d.单个ldhs基水蒸发发电器件的开路电压在0.01-2.0v。
10.所述ldhs固体粉末制备方法如下：
11.(1)配置含有二价金属盐和三价金属盐的水溶液；
12.(2)将二价金属盐和三价金属盐按照二价金属盐离子占三价金属盐离子的摩尔比为3～9的比例混合成水溶液，然后与碱性物质反应生成沉淀；得到ldhs固体粉末。
13.所述二价金属盐的金属离子为mg
2+
、fe
2+
、mn
2+
、ca
2+
、co
2+
、cu
2+
、ni
2+
、或zn
2+
；所述三价金属盐的金属离子为al
3+
、cr
3+
、co
3+
、ga
3+
、in
3+
、mn
3+
或fe
3+
。所述碱性物质为naoh、koh、尿素或六次甲基四胺中的一种或多种。
14.本发明以ldhs作为发电材料，通过调控ldhs纳米片的尺寸达到调控水蒸发发电机开路电压，简单、精确，加深了对水蒸发发电机制的认识。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
16.图1是本发明实施例1中mgal-ldhs的sem谱图。
17.图2是本发明实施例1的电压—时间和电流—时间曲线。
18.图3是本发明实施例4中nial-ldhs的sem谱图。
19.图4是本发明实施例4的电压—时间和电流—时间曲线。
20.图5是本发明实施例6中mgal-ldhs的sem谱图。
21.图6是本发明实施例6的电压—时间和电流—时间曲线。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例1：
25.秤取0.2g直径为20nm的mgal-ldhs，放入10.0ml水中超声形成ldhs悬浊液。在一定温度下，将ldhs悬浊液喷涂在装有电极的陶瓷片上。烘干后即得到ldhs基水蒸发发电器件。
26.本发明实施例1所用的mgal-ldhs的sem图如图1所示。电压—时间和电流—时间曲线如图2所示。
27.将上述的ldhs基水蒸发发电器件放入盛有蒸馏水的烧杯中，使蒸馏水浸没部分ldhs薄膜，测量电极间的电压和电流。电压为0.01v，电流为30na。电压—时间和电流—时间曲线如图2所示
28.实施例2：
29.秤取0.2g直径为20nm的nial-ldhs，放入10.0ml水中超声形成ldhs悬浊液。制备器件的过程的方法同实施例1。
30.将上述的ldhs基水蒸发发电器件放入盛有蒸馏水的烧杯中，使蒸馏水浸没部分ldhs薄膜，测量电极间的电压和电流。电压为0.5v，电流为320na。
31.实施例3：
32.秤取0.2g直径为5μm的mgal-ldhs，放入10.0ml水中超声形成ldhs悬浊液。制备器件的过程的方法同实施例1。
33.将上述的ldhs基水蒸发发电器件放入盛有蒸馏水的烧杯中，使蒸馏水浸没部分ldhs薄膜，测量电极间的电压和电流。电压为1.3v，电流为600na。
34.实施例4：
35.秤取0.2g直径为5μm的nial-ldhs，放入10.0ml水中超声形成ldhs悬浊液。制备器件的过程的方法同实施例1。
36.本发明实施例4所用的nial-ldhs的sem图如图3所示。电压—时间和电流—时间曲线如图4所示。
37.将上述的ldhs基水蒸发发电器件放入盛有蒸馏水的烧杯中，使蒸馏水浸没部分ldhs薄膜，测量电极间的电压和电流。电压为1.6v，电流为800na。
38.实施例5：
39.秤取0.2g直径为2μm的mgfe-ldh，放入10.0ml中超声形成ldhs悬浊液。制备器件的过程的方法同实施例1。
40.将上述的ldhs基水蒸发发电器件放入盛有蒸馏水的烧杯中，使蒸馏水浸没部分ldhs薄膜，测量电极间的电压和电流。电压为1.1v，电流为500na。
41.实施例6：
42.秤取0.2g直径为3.6μm的mgal-ldh，放入10.0ml中超声形成ldhs悬浊液。制备器件的过程的方法同实施例1。
43.本发明实施例6所用的mgal-ldhs的sem图如图5所示。电压—时间和电流—时间曲线如图6所示。
44.将上述的ldhs基水蒸发发电器件放入盛有蒸馏水的烧杯中，使蒸馏水浸没部分ldhs薄膜，测量电极间的电压和电流。电压为2.0v，电流为1μa。