[发明专利]钌配位聚吡咯纳米球团簇材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钌配位聚吡咯纳米球团簇材料，其特征在于：所述的钌配位聚吡咯纳米球团簇材料由钌配位聚吡咯纳米球(1)构成，钌配位聚吡咯纳米球(1)紧密堆积形成钌配位聚吡咯纳米球团簇(2)，钌配位聚吡咯纳米球团簇(2)相互聚集形成钌配位聚吡咯纳米球团簇间微孔(3)；

所述钌配位聚吡咯纳米球团簇材料的制备方法为：首先采用直接配位反应合成法，以吡咯单体和三氯化钌的乙腈/水溶液为反应电解质溶液，钌离子的空轨道与吡咯环分子链上氮原子的未成对电子通过直接配位反应制得钌配位吡咯单体；然后采用循环伏安电聚合反应合成法，以钌配位吡咯单体和高氯酸锂的乙腈/水溶液为反应电解质溶液，活性碳纸为工作电极，进行连续的循环伏安扫描，钌配位吡咯单体在π-π堆积力作用下通过循环伏安电聚合反应制得钌配位聚吡咯纳米球团簇材料。

2.根据权利要求1所述的钌配位聚吡咯纳米球团簇材料，其特征在于：所述的钌配位聚吡咯纳米球(1)直径范围为80-150nm；所述钌配位聚吡咯纳米球团簇(2)直径范围为500-600nm；所述微孔(3)直径范围为400-500nm。

3.权利要求1或2所述的钌配位聚吡咯纳米球团簇材料的制备方法，其特征在于：首先采用直接配位反应合成法，以吡咯单体和三氯化钌的乙腈/水溶液为反应电解质溶液，钌离子的空轨道与吡咯环分子链上氮原子的未成对电子通过直接配位反应制得钌配位吡咯单体；然后采用循环伏安电聚合反应合成法，以钌配位吡咯单体和高氯酸锂的乙腈/水溶液为反应电解质溶液，活性碳纸为工作电极，进行连续的循环伏安扫描，钌配位吡咯单体在π-π堆积力作用下通过循环伏安电聚合反应制得钌配位聚吡咯纳米球团簇材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的直接配位反应方法为：以吡咯单体和三氯化钌的乙腈/水溶液为反应溶液，乙腈/水体积比为1:1-1:3，吡咯单体的摩尔浓度为0.1-0.2mol/L，三氯化钌的摩尔浓度为0.0001-0.0003mol/L,直接配位反应时间为2-16h，反应温度为25℃。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的循环伏安电聚合反应方法为：以钌配位吡咯单体和高氯酸锂的乙腈/水溶液为电解质溶液，乙腈/水体积比为1:1-1:3，钌配位吡咯单体的摩尔浓度为0.1-0.2mol/L，高氯酸锂的摩尔浓度为0.1-0.2mol/L，采用三电极电化学反应体系，活性碳纸为工作电极，铂片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，所述的循环伏安扫描设定工作电极起始电位为0.5V，终止电位为0.9V,扫描速率为0.1V/s，循环圈数为30圈。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的活性碳纸采用水热法制备：以石墨碳纸为前驱体，首先石墨碳纸用乙醇/丙酮混合溶液中浸泡处理8h，乙醇/丙酮体积比为1:1；然后制得的石墨碳纸放置于水热反应釜中，以3mol/L硫酸水溶液和30％过氧化氢水溶液的混合溶液为水热反应溶液，硫酸水溶液与过氧化氢水溶液的体积比为2：1，水热反应温度为180℃，水热反应时间2h；制得的石墨碳纸用蒸馏水充分洗涤至中性，得到活性碳纸。

7.权利要求1或2所述的钌配位聚吡咯纳米球团簇材料作为超级电容器电极材料的电化学储能应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述的钌配位聚吡咯纳米球团簇沉积于活性碳纸表面并作为工作电极，以聚乙烯醇-硫酸凝胶为工作电解质，钌配位聚吡咯纳米球团簇-活性碳纸电极与聚乙烯醇-硫酸凝胶电解质组装成对称型的全固态超级电容器，并进行电化学储能应用。