[发明专利]不对称型双电子紫精化合物的制备方法

权利要求书

1.一种不对称型双电子紫精化合物的制备方法，其特征在于，所述不对称型双电子紫精化合物作为基于盐穴的双电子化合物液流电池系统的负极活性物质，所述双电子化合物液流电池系统还包括正极活性物质，所述正极活性物质为TEMPO-4-磺酸钠盐，所述TEMPO-4-磺酸钠盐的化学结构式为：

所述的不对称型双电子紫精化合物的化学结构式为：

所述不对称型双电子紫精化合物的制备方法包括以下步骤：

(1)制备单取代紫精化合物

将4,4-联吡啶和端羟基取代的溴代烷基醇混合，加入反应液，进行Menschutkin反应，制得单取代紫精类化合物，其化学反应式如式(1)所示：

(2)制备不对称型双电子紫精化合物

以步骤(1)制备的单取代紫精化合物和1,3-丙磺酸内酯为原料，通过Menschutkin反应制得不对称型双电子紫精化合物，其化学反应式如式(2)所示：

其中，n表示烷基链的长短，且n为2-6中的整数。

2.根据权利要求1所述的不对称型双电子紫精化合物的制备方法，其特征在于，所述TEMPO-4-磺酸钠盐的制备方法包括以下步骤：

以4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧为原料，所述4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧简称为4-OH-TEMPO，氯磺酸磺化后通过碳酸氢钠中和直接制得TEMPO-4-磺酸钠盐，其化学反应式如式(3)所示：

3.根据权利要求2所述的不对称型双电子紫精化合物的制备方法，其特征在于，所述TEMPO-4-磺酸钠盐的制备方法包括以下具体步骤：

将4-OH-TEMPO溶于二氯甲烷中，室温下搅拌滴加氯磺酸，加料完毕后室温继续搅拌5分钟，反应结束后，向反应混合液中加入少量冰水淬灭反应，再滴加饱和碳酸氢钠溶液，将所得反应液的pH调至7，再用乙酸乙酯萃取两次除去未反应的4-OH-TEMPO，减压旋干溶剂得含有TEMPO-4-磺酸钠盐与磺酸钠的混合物，用无水乙醇萃取混合固体中的TEMPO-4-磺酸钠盐，减压除去溶剂得到黄色固体。

4.根据权利要求3所述的不对称型双电子紫精化合物的制备方法，其特征在于，所述不对称型双电子紫精化合物的制备方法包括以下具体步骤：

将4,4’-联吡啶溶于乙腈溶剂中，再加入端羟基取代的溴代烷基醇，升温至90℃回流搅拌反应，待反应完全后，停止加热，降至室温后将所得的反应液冷却抽滤，固体洗涤3次，最后真空干燥得单取代紫精化合物；

将上述步骤制得的单取代紫精化合物和1,3-丙磺酸内酯混合后加入乙腈溶剂，升温至90℃回流搅拌反应，待反应完全后，停止加热，降至室温后将所得的反应液冷却抽滤，固体洗涤3次，最后真空干燥，得到不对称型双电子紫精化合物。

5.根据权利要求1所述的不对称型双电子紫精化合物的制备方法，其特征在于，所述双电子化合物液流电池系统还包括：两个电解液储液库，两个所述电解液储液库间隔开设置，每个所述电解液储液库为盐矿开采后形成的具有物理溶腔的盐穴，一所述电解液储液库内的电解液包含所述正极活性物质和支持电解质，另一所述电解液储液库内的电解液包含所述负极活性物质和支持电解质，所述正极活性物质和所述负极活性物质分散在以水为溶剂的体系中；

液流电池堆，所述液流电池堆包括电池隔膜，所述电池隔膜将所述液流电池堆分隔为阳极区和阴极区，所述阳极区与一所述电解液储液库连通，所述阴极区与另一所述电解液储液库连通。

6.根据权利要求5所述的不对称型双电子紫精化合物的制备方法，其特征在于，所述正极活性物质的浓度为0.2mol·L^-1～6.0mol·L^-1，所述负极活性物质的浓度为0.1mol·L^-1～3.0mol·L^-1。

7.根据权利要求6所述的不对称型双电子紫精化合物的制备方法，其特征在于，所述电解液储液库为压力是0.1MPa～0.5MPa的加压密封容器。