[发明专利]一种氮掺杂超稳定多孔聚合物复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氮掺杂超稳定多孔聚合物复合材料及其制备方法，采用以下步骤：(1)将三聚氰胺和对醛基苯甲酸在邻二甲苯溶剂中合成配体，并进行纯化处理；(2)将配体和六水合硝酸钴加入DMF和乙醇溶剂中进行反应，反应结束后进行洗涤处理，在75‑85℃的温度下干燥，得到氮掺杂超稳定多孔聚合物复合材料。与现有技术相比，本发明制备得到的电极材料同时具有双电层电容器和赝电容电容器的特性，具有良好的电容性能和优异的循环稳定性，是理想的超级电容器电极材料。

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料技术领域，尤其是涉及一种氮掺杂超稳定多孔聚合物复合材料及其制备方法。

背景技术

电化学电容器被称为超级电容器，超级电容器可分为两类。第一类：双电层电容器，它是通过电极材料对电荷的静电吸附存储电能，其电化学性能与电极材料的电导率、比表面积和孔结构密切相关；第二类：赝电容电容器，赝电容电容器是通过电极材料快速而可逆的氧化还原反应来储能的，而电极材料的理论比电容、导电性、结构形貌等均会显著影响赝电容电容器的电化学性能。一系列的电化学活性物质已被用作超级电容器电极材料，包括碳材料、金属氧化物/金属氢氧化物、导电高分子及它们的复合材料。目前已经有文献报道了超级电容器中MOFs的电化学性质，包括Ni，Zn，Cu，Mn，Fe，Ce和最近的Co-MOFs。在各种MOFs中， Co-MOFs因其更好的氧化还原反应能力而受到更多关注。多孔配位聚合物(PCPs)类似MOF，比表面积大且孔径可调，但是在作为电极材料时都面临着导电性差的难题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超级电容器用氮掺杂超稳定多孔聚合物(Co-PCPs)超电容器电极材料及其制备方法。本发明的制备方法简单，成本低；制得的电极材料具有良好电容性能和高稳定性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种氮掺杂超稳定多孔聚合物复合材料的制备方法，选择高含N量的三聚氰胺作为有机配体原料，提高电极材料的表面润湿性，加快电解液中离子传输，可以获得具有良好电性能的电极材料，采用以下步骤：

(1)将三聚氰胺和对醛基苯甲酸在邻二甲苯溶剂中合成配体，并进行纯化处理；

(2)将配体和六水合硝酸钴加入DMF和乙醇溶剂中在反应釜中进行反应，反应结束后进行洗涤处理，在75-85℃的温度下干燥，得到氮掺杂超稳定多孔聚合物复合材料。

步骤(1)中三聚氰胺和对醛基苯甲酸摩尔比为1:2-1:3。步骤(1)中控制反应温度为150-160℃，反应时间为8-10h。步骤(1)中采用体积比为1:1的乙醇和水进行纯化处理。

步骤(2)中配体和六水合硝酸钴摩尔比为1:2-1:3。步骤(2)中DMF和乙醇的体积比为1:2-2:1。

步骤(2)中控制反应时间为40-60h，反应温度为80-160℃。步骤(2)中采用DMF和乙醇进行洗涤处理。

本发明还公开了由上述方法制备得到的Co-PCPs氮掺杂超稳定多孔聚合物复合材料，作为超级电容器用电极材料，选择高含N量的三聚氰胺作为有机配体原料，提高电极材料的表面润湿性，加快电解液中离子传输，材料同时具有双电层电容器和赝电容电容器的特性，具有良好的电容性能和优异的循环稳定性。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明采用水热法制备的Co-PCPs材料方法简单，成本较低，只需要较短的时间就能获得结构稳定、性能优异的超级电容器电极材料。

(2)本发明制备的Co-PCPs材料具有优异的电化学稳定性和良好的电容性能，是超级电容器的理想电极材料。