[发明专利]一种过渡金属离子配位导电聚合物及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种过渡金属离子配位导电聚合物，其特征在于，所述过渡金属离子配位导电聚合物是由两种不同过渡金属离子与导电聚合物配位形成双金属离子配位导电聚合物，其包含第一四面体型配位单体聚合链段（1），直链型单体聚合链段（2）和第二四面体型配位单体聚合链段（3）依次连接所形成的重复的分子链片段，其中第一四面体型配位单体聚合链段（1）和第二四面体型配位单体聚合链段（3）包含不同的金属离子；

所述四面体型配位单体聚合链段是指同一个聚合物高分子链上相邻两个单体与过渡金属离子配位形成四面体结构，或相邻两个聚合物高分子链上的单体与过渡金属离子配位形成四面体结构；所述双金属离子配位导电聚合物为双金属离子配位聚苯胺；所述过渡金属离子包括钴离子、镍离子，过渡金属离子的配位阴离子包含强酸根离子和弱酸根离子。

2.根据权利要求1所述的过渡金属离子配位导电聚合物，其特征在于，所述的强酸根离子包括氯离子或者硝酸根离子，所述的弱酸根离子包括醋酸根离子；过渡金属离子的配位阴离子按照强酸根离子与强酸根离子配对，或者强酸根离子与弱酸根离子配对。

3.根据权利要求1所述的过渡金属离子配位导电聚合物，其特征在于：所述的双金属离子配位聚苯胺具有纳米纤维形成的二级微结构，一级微结构为聚苯胺纳米纤维相互交织形成互穿网络结构，纳米纤维的直径为60-80nm，纳米纤维的长径比值为10-20；二级微结构为网络结构的纳米纤维层层叠加形成三维多孔结构，孔径大小为150-400nm。

4.权利要求1-3任一项所述过渡金属离子配位导电聚合物的制备方法，其特征在于，包括电化学聚合反应过程和化学配位反应过程：第一步是单体电化学聚合反应过程，导电聚合物单体进行电化学聚合反应生成直链型导电聚合物；第二步是聚合物化学配位反应过程，直链型导电聚合物与两种不同过渡金属离子进行化学配位反应生成双金属离子配位导电聚合物。

5.根据权利要求4所述过渡金属离子配位导电聚合物的制备方法，其特征在于，所述导电聚合物单体选择苯胺单体，活性碳纸在氮气保护下浸泡于0.1mol/L苯胺二聚体乙醇水溶液30min，再真空干燥，重复3次后制得苯胺二聚体修饰碳纸；以苯胺二聚体为母体，苯胺单体聚合进行直链形式增长，苯胺单体和硫酸在水溶液中进行单体电化学聚合反应，苯胺单体浓度为0.1 mol/L，硫酸浓度为1.0 mol/L，采用电化学三电极体系的循环伏安电化学聚合反应，苯胺二聚体修饰碳纸为工作电极，铂片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，所述的循环伏安设定工作电极起始电位为-0.2V，终止电位为0.9V,扫描速率为0.025V/s，循环圈数为20圈，制得直链型聚苯胺；直链型聚苯胺和两种不同过渡金属离子在水溶液中进行非均相的水热化学配位反应，采用控制两种不同过渡金属阳离子比例关系，配位阴离子按照强酸根离子与强酸根离子匹配关系，或者强酸根离子与弱酸根离子匹配关系；对于强酸根与强酸根阴离子配对，第一种金属强酸盐与第二种金属强酸盐浓度相同，金属强酸盐浓度为0.001-0.005mol/L；对于强酸根与弱酸根阴离子配对，金属强酸盐与金属弱酸盐浓度比为10:1，金属强酸盐浓度为0.001-0.005mol/L；配位反应温度为100-120℃，反应时间为10-15h，制得双金属离子配位聚苯胺。

6.权利要求1-3任一项所述过渡金属离子配位导电聚合物作为超级电容器电极材料进行电化学储能的应用。

7.根据权利要求6所述过渡金属离子配位导电聚合物作为超级电容器电极材料进行电化学储能的应用，其特征在于，包括以下步骤：

将所述过渡金属离子配位导电聚合物沉积于活性碳纸构成为工作电极，以聚乙烯醇-硫酸凝胶为工作电解质，以无纺布或微孔膜为电极隔膜，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。