[发明专利]一种用于质子电池的多羰基氮杂稠环材料及其电极的制备方法

权利要求书

1.一种多羰基氮杂稠环材料在质子电池中的应用，所述多羰基氮杂稠环材料以芳香环上的羰基为电化学存储质子的反应位点，同时含有n个氮杂芳香环和m个羰基官能团的稠环化合物，其中1≤n≤20，2≤m≤50；其结构通式包括结构通式1-3：

上述结构通式中Ar基团为芳香环或芳香杂环，其中Ar1、Ar2和Ar3基团可以相同也可以不同，Ar1、Ar2和Ar3基团中至少有一个是氮杂芳香环。

2.根据权利要求1所述的多羰基氮杂稠环材料在质子电池中的应用，其特征在于：所述的芳香环为芳香单环或芳香稠环，包括苯、萘、蒽、菲、芘、苝、芴及其含取代基的衍生物。

3.根据权利要求2所述的多羰基氮杂稠环材料在质子电池中的应用，其特征在于：所述的芳香杂环为芳香单杂环或芳香稠杂环，包括吡咯、呋喃、噻吩、噻唑、二唑、三唑、吡啶、嘧啶、哒嗪、吡嗪、喹啉、异喹啉、喹喔啉、酞嗪、苯并噻唑、苯并二唑、菲罗啉、咔唑、磷芴、硅芴、吩噻嗪及其含取代基的衍生物。

4.根据权利要求2所述的多羰基氮杂稠环材料在质子电池中的应用，其特征在于：所述的取代基包括卤素、烷基、卤代烷基、氨基、羟基、烷氧基、巯基、酯基、酰基、氰基、磺酸基、芳香基或杂环芳香基。

5.一种权利要求1所述的材料在可电化学存储质子的电极中的应用，该电极的制备方法如下：

步骤1：将多羰基氮杂稠环材料、导电剂和粘结剂在溶剂研磨混合均匀以形成电极浆料；多羰基氮杂稠环材料、导电剂、粘结剂的质量比例为6:3:1-9:0:1；

步骤2：将上述电极浆料涂覆在集流体上，然后在真空烘箱中干燥制成电极；干燥温度为25～250℃，干燥时间为0.5～36h。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述的导电剂包括活性炭、石墨烯或碳纳米管中的一种或者两种以上任意比例的混合物。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述的粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯或羧甲基纤维素钠。

8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述的溶剂为去离子水、N-吡咯烷酮、二甲基亚砜或二甲基甲酰胺。

9.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述的集流体为铜箔、铝箔、金箔、钛箔、铜网、铝网、金网、钛网、不锈钢网、不锈钢片、碳纸、碳布或碳毡。

10.一种权利要求5得到的电极在可电化学存储质子中的应用，该电极的测试方法如下：充放电比容量、库伦效率、循环稳定性是在室温条件下，于大气氛围中，在酸性水相电解液中进行的，无需额外的无水无氧环境；所述酸性水相电解液为溶解了硫酸、硝酸、盐酸、醋酸中的一种或者两种以上任意比例的混合物的水溶液，溶液pH值小于7。