[发明专利]一种双核亚酞菁类物质的制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种双核亚酞菁类物质的制备方法和其作为催化剂在Li/SOCl₂电池中的应用。 

背景技术

亚酞菁是由三个异吲哚啉单元构成的具有14-π电子共轭体系的有机大环化合物，1972年由A.Meller等人首先合成，并于两年后由Kietaibl用X射线衍射方法确定了其分子结构，在广义上可以认为是酞菁的同分异构体。由于较大的电子共轭体系，亚酞菁具有较好的热稳定性、光稳定性、非线性光学等性质。双核亚酞菁的合成是由Kobayashi首次报道的，采用邻苯四腈和邻苯二甲腈为原料。相对于单核亚酞菁，它具有更大的电子共轭体系，所以具有更加优良的性质，它的应用主要基于其在光学方面所具有的良好属性，鉴于光电属性在物理学上有很多通性，所以可以尝试使其作为电池催化剂对Li/SOCl₂电池的性质进行改善。 

Li/SOCl2电池是实际应用电池系列中比能量最高的一种电池，它的比能量可达590W·h/kg和1100W·h/kg。作为一种绿色高效能化学电源，具有比能量高、体积小、放电电压高和放电平台稳定等优点，已被广泛应用于工业生产，航空航天以及日常生活等各个领域。但是，在实际应用中发现该电池有两个方面比较突出的问题，即“电压滞后”和“安全性能”。所以，严重制约了Li/SOCl2电池的广泛应用。对于这些问题的解决，集中在制备先进正极材料，优化电解液，降低阻抗改进设计工艺等方面；但存在着研发周期长，设备工艺要求高，效费比较低等不足。如果要使电池得到更广泛的应用市场，仍需进一步解决这些问题。双核亚酞菁化合物除了与酞菁化合物一样具有大环共轭体系结构、良好的给予和接受电子的性能、良好的热稳定性和化学稳定性外，还具有π共轭体系高度极化的优良特性，因此双核亚酞菁化合物作为Li/SOCl₂储备电池催化剂具有重要的研究价值和广泛的应用前景。 

双核亚酞菁化合物作为Li/SOCl₂电池催化剂的应用目前尚未有报道。 

发明内容

本发明的目的是提供一种双核亚酞菁类物质的制备方法，该制备方法简单。 

本发明的另一目的是提供该双核亚酞菁类物质作为催化剂在Li/SOCl2电池中的用途。 

本发明采取的技术方案为：先通过溶剂法制备四腈前驱体，然后利用合成的四腈前驱体制备双核亚酞菁，最后通过轴向化学修饰方法与对位基团的苯酚类物质相键合制备得到双核亚酞菁类物质。 

本发明提供的一种双核亚酞菁类物质的制备方法，具体包括以下步骤： 

(A)在惰性气氛中，将0.3-0.4g的硝基邻苯二甲腈和0.15-0.25g的双酚类物质溶于10-30ml的DMF中，在65-70℃下反应3.5-4.5h，加入催化剂K₂CO₃后，继续在65-70℃下反应3～4h，冷却至常温，随后将反应混合物倒入冰水混合物中，产生絮状沉淀，静置，抽滤，得粗产品，最终通过重结晶得到四腈前驱体； 

(B)在惰性气氛中，将0.2-1g的邻苯二甲腈与0.3-1.7g的步骤(A)中的四腈前驱体溶于20-40ml高沸点溶剂中，再加入0.15-0.6ml三氯化硼或三溴化硼进行反应，反应体系在-15℃～-5℃下搅拌0.5-1h，继而在0.5-1h内升温至170-190℃并保温5-7h，随后冷却至室温，蒸馏除去溶剂后所得固体经洗涤、干燥后得到粉红色粉末，即为双核亚酞菁化合物； 

(C)将0.2-0.3g步骤(B)中得到的双核亚酞菁化合物与0.2-0.4g的对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲醛或者对硝基苯酚加入到3-10ml芳香族溶剂中，并滴入1-3滴吡啶作催化剂，加热回流10～20h，除去溶剂后得粗产物，然后使用乙醇和水对其进行洗涤，过滤，干燥，得到双核亚酞菁类物质。 

本发明的制备方法中，步骤(A)中催化剂K₂CO₃的用量为双酚类物质质量的2-4倍，惰性气氛为为氮气气氛或氩气气氛。 

本发明的制备方法中，步骤(B)中惰性气氛也为氮气气氛或氩气气氛。 

上述制备方法中，步骤(B)中加入的高沸点溶剂为二氯苯、二甲苯或氯代萘。 

上述制备方法中，步骤(B)中洗涤溶剂为依次为石油醚、二氯甲烷和甲醇。 

上述制备方法中，步骤(B)中干燥方式为烘箱干燥，干燥温度为60～70℃，干燥时间为20～30h。