[发明专利]基于星状嵌段共聚物的自支撑多级孔碳材料的制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于星状嵌段共聚物的自支撑多级孔碳材料的制备方法，其特征在于，以超支化聚酯为大分子引发剂，通过两步可逆加成-断裂链转移聚合法制备星状聚酯-star-(聚丙烯酸叔丁酯-b-聚丙烯腈)嵌段共聚物，将星状聚酯-star-(聚丙烯酸叔丁酯-b-聚丙烯腈)嵌段共聚物与聚丙烯腈混合得到H40-star-(PtBA-b-PAN)/PAN均匀混合物，将混合物利用静电纺丝手段得到自支撑聚合物膜，通过热交联和高温煅烧制备自支撑多孔碳膜，碳化后的多孔碳膜作为超级电容器的柔性电极材料。

2.根据权利要求1所述的基于星状嵌段共聚物的自支撑多级孔碳材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）合成大分子引发剂：将干燥3小时的超支化聚酯Bolton H40溶于N-甲基吡咯烷酮，冷却，在搅拌下加入2-溴异丁酰溴，升温至室温进行反应，反应产物经萃取、沉淀、干燥，得到H40-Br；将黄原酸乙酸钾溶于丙酮中，搅拌下加入H40-Br，反应后进行萃取、沉淀、干燥，得到H40-RAFT；

（2）制备星状嵌段共聚物H40-star-(PtBA-b-PAN)：在惰性环境和真空条件下，将得到的H40-RAFT、偶氮二异丁腈、丙烯酸叔丁酯单体混合，并加入N,N-二甲基甲酰胺，进行冷冻-熔融-冷冻-熔融-冷冻-熔融，熔融后的反应液进行反应，反应结束后通入空气，加入低温的甲醇和去离子水，得到乳浊液进行离心，倒去上清液，干燥得到H40-star-PtBA；

在氮气保护下将偶氮二异丁腈、H40-star-PtBA、丙烯腈单体混合，并加入N,N-二甲基甲酰胺，进行冷冻-熔融-冷冻-熔融-冷冻-熔融，熔融后的反应液进行反应，反应结束后通入空气，加入低温的甲醇和去离子水，得到的沉淀物进行真空抽滤、干燥得到H40-star-(PtBA-b-PAN)；

（3）自支撑聚合物膜的制备：将H40-star-(PtBA-b-PAN)与聚丙烯腈溶于N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌后的材料加入甲醇和去离子水的混合溶剂中，沉淀物进行真空抽滤，真空干燥，得到H40-star-(PtBA-b-PAN)/PAN均匀混合物，将混合物放入静电纺丝机上进行静电纺丝，得到自支撑聚合物膜；

（4）自支撑多孔碳膜的制备：干燥后的材料进行裁剪，放入管式炉中进行空气中预氧化，将材料进行降温至室温，将管式炉中的玻璃管进行密封，氮气保护下碳化，即得到自支撑多级孔碳材料。

3.根据权利要求2所述的基于星状嵌段共聚物的自支撑多级孔碳材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，Bolton H40与2-溴异丁酰溴的摩尔比为1:64，H40-Br与黄原酸乙酸钾的摩尔比为1:64。

4.根据权利要求2所述的基于星状嵌段共聚物的自支撑多级孔碳材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，超支化聚酯Bolton H40溶于N-甲基吡咯烷酮，冷却至0℃，并保持1-1.5 h；

加入2-溴异丁酰溴后升温至室温进行反应，反应时间为22-25 h；

黄原酸乙酸钾溶于丙酮中，搅拌下加入H40-Br，常温反应25 h。