[发明专利]耐高电压的、整体取向的共价有机框架电解质膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高电压的、整体取向的共价有机框架(COF)电解质膜的制备方法。采用Povarov环化反应用来制备富含三嗪和四氟苯基团的喹啉连接的共价有机框架COF；针对共价有机框架COF在高温下机械组装得到具有取向的离子传输孔道的耐高压COF电解质薄膜。本发明设计合成了耐高电压的COF电解质膜，整体取向的COF电解质膜实现锂离子的快速传输，制备的固态电解质的杨氏模量高，实现高镍三元正极材料的稳定循环，可用于锂离子电池固态电解质材料。

技术领域

本发明属于材料制备领域的一种共价有机框架电解质膜的制备方法，具体一种耐高电压的、整体取向的共价有机框架(COF)电解质膜的制备方法及用途。

背景技术

共价有机框架由于其规则的一维传输孔道、较高的比表面积、孔尺寸易于调节等优点，可以广泛地应用在气体分离及储存、光吸收和转化、电化学催化，能源存储等多个领域。共价有机框架材料在制备时具有丰富的单体种类选择，导致了孔结构的多样性和设计性，并且材料中的一维传输孔道被证明具有优异的质子和离子的传输性能。然而，共价有机框架材料的合成大多依赖于可逆反应的可逆键，导致了该类材料的化学和电化学稳定差；所以目前已报道的COF固态电解质大多数匹配磷酸铁锂正极材料，而无法实现高电压正极材料的稳定循环。同时，共价有机框架材料中的一维传输孔道很难再宏观材料中表现出取向性，这对于离子传输是不利的。因此，现有技术中缺少了一种耐高电压的并且整体取向的共价有机框架电解质就尤为重要。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种耐高电压的、整体取向的共价有机框架(COF)电解质膜的制备方法。

本发明所采用的的技术方案是：

(1)采用Povarov环化反应用来制备富含三嗪和四氟苯基团的喹啉连接的共价有机框架COF；

(2)针对共价有机框架COF在高温下机械组装得到具有取向的离子传输孔道的耐高压COF电解质薄膜。

所述步骤(1)具体为：

(1.1)将四氟对二苯甲醛，三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪溶解到1,4-二氧六环和均三甲苯的混合溶液在玻璃管，玻璃管在液氮中冷冻，然后在真空下热封，热封后自然恢复温度至常温，放入烘箱(120℃)中静置反应12小时；

(1.2)拆开玻璃管，加入聚苯乙烯、三氟化硼乙醚、，2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌加入到反应液体中，再次封管，并在液氮中冷冻，冷冻后将玻璃管放入烘箱(120℃)中静置反应三天；

(1.3)将(1.2)获得的反应产物经过乙醇、四氢呋喃分别清洗三遍，然后抽滤收集样品，收集的样品浸泡在四氢呋喃中24小时，真空干燥12小时得到结晶的共价有机框架颗粒，作为共价有机框架COF。

所述步骤(1.1)中的四氟对二苯甲醛、三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪之间加入的摩尔配比为3:2；所述(1.2)中的聚苯乙烯、三氟化硼乙醚、2,3-二氯-5,6- 二氰基-1,4-苯醌之间加入的摩尔配比为5:3:3。

优先地，本发明步骤(2)中，当四氟对二苯甲醛添加量为0.5mmol时候，聚苯乙烯的量为0.5～4.0mmol。

所述步骤(1.1)中的1,4-二氧六环和均三甲苯的混合溶液中，1,4-二氧六环和均三甲苯的体积配比为1:1

本发明步骤(1)中，1,4-二氧六环和均三甲苯调为1～4mg/mL为优选。

所述步骤(1.1)和步骤(1.2)中冷冻时间为20分钟，放入140℃烘箱中静置反应。

所述步骤(1.3)中，经过乙醇、四氢呋喃分别清洗三遍，是指先经过乙醇清洗三遍，再经过四氢呋喃清洗三遍。

所述步骤(2)具体为：