[发明专利]一种柔性聚酰亚胺碳布复合电极材料的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了一种柔性聚酰亚胺碳布复合电极材料的制备方法及产品和化应用，包括聚酰胺酸的制备、碳布的涂覆、闭环缩聚反应等多个过程，最终得到聚酰亚胺/碳布复合的制氧电极。将结构适宜的聚酰亚胺分子作为一种半导体材料与碳布形成致密的柔性Mott‑Schottky催化剂材料，在控制厚度一定的情况下，涉及到作为电解水制氧反应中作为阳极电极的应用。该制备方法该电极材料具有良好的柔韧性、良好的可加工性；同时，还具有活性高、稳定性良好、制备工艺简单等特点，可望实现规模化放大生产。

技术领域

本发明涉及电极材料制备领域，具体涉及一种柔性聚酰亚胺碳布复合电极材料的制备方法及电催化应用。

背景技术

柔性电极是一种具有高度可靠性和绝佳可挠性的材料，具有重量轻、易弯折等优势，完美地契合了轻薄化、小型化的发展主旋律，如何制备柔性电极成为了一个意义重大的技术难题。在水的高效分解中，析氧反应（OER）与析氢反应（HER）相比，涉及到四电子-质子对反应，而析氢反应（HER）只涉及两电子的传输过程，因此高效析氧反应需要更高的过电势和反应活性；目前广泛研究的电极催化剂材料主要包括贵金属和特定的过渡金属，比如二氧化铱（IrO₂）和二氧化钌（RuO₂）是目前已知的最具活性的OER催化剂，但高昂的成本已经限制了该类催化剂的发展，发展新型电极催化剂材料势在必行。

发明专利CN108291320A报道了一种改性氧析出反应催化剂的制备方法，该类催化剂包含具有催化性金属复合材料涂层的基材，制备方法主要是将金属复合涂层暴露于还原剂，从而增加金属复合材料涂层的氧空位密度；但是该催化剂材料选用的是镍铁锰复合材料，高难加工性大大限制了析氧反应的应用场景。

本发明针对OER反应活性和应用方面的不足，公开了一种柔性聚酰亚胺碳布复合电极材料的制备方法及电催化应用，该方法将能带结构适合的聚酰亚胺分子制备成聚酰亚胺纳米层复合碳布电极，聚酰亚胺作为一种半导体材料与碳布形成致密的柔性Mott-Schottky催化剂材料，在控制厚度一定的情况下，电荷传输效率能够提升，具有较高的电催化析氧反应活性。

发明内容

本发明的目的是公开了一种柔性聚酰亚胺碳布复合电极材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供上述方法制备的产品柔性聚酰亚胺碳布复合电极材料。

本发明的又一目的在于：提供所述产品的电催化应用。

本发明目的通过下述方案实现：

一种柔性聚酰亚胺碳布复合电极材料的制备方法，包括如下步骤：

第一步，用于涂布处理的聚酰胺酸的制备：在烧杯里投入二胺单体、二酐单体以及合适的溶剂进行单体混合物的聚合反应，所述的二酐单体与二胺单体的摩尔比在2:1~1:2，所述的二胺单体，包含由化学式（1）表示的第一二胺和由化学式（2）表示的第二二胺；以及所述的二酐单体，包含均苯四甲酸二酐；当溶液的黏度达到350~450泊时，得到的聚酰胺酸溶液即可用于涂布处理；其中

所述化学式（1）中R₁和R₂分别为C₁-C₆烷基或C₁-C₆烷氧基；

所述化学式（2）中R₃为-C(CH₃)₂-、-C(CF₃)₂-、-(CH₂)n₁-、或者-O(CH₂)n₂O-， n₁和n₂分别为1至10的自然数；

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