[发明专利]一种离子型共价有机框架材料及其制备方法和应用以及锂金属负极材料

权利要求书

1.一种离子型共价有机框架材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：

（1）咪唑型离子液体的制备

在惰性气体的保护下，将咪唑类单体和卤代烃、第一有机溶剂混合搅拌，在55-65℃下反应3-5h，冷却后去除多余溶剂，使用柱层析法对反应后的粗产物进行提纯，得到咪唑型离子液体；

（2）二维共价有机框架的制备

将1,3,5-三（4-氨基苯基）苯、2,4-二羟基对苯二甲醛和2,4-二甲氧基对苯二甲醛置于反应容器中，以邻二氯苯/正丁醇作为反应溶剂，冰乙酸作为催化剂，混匀后经冷冻-抽气-解冻，在密闭无氧、110-130℃下反应60-84h，反应结束后，经洗涤，得到二维共价有机框架材料；

（3）离子型共价有机框架的制备

在惰性气体保护下，将二维共价有机框架材料、无水碳酸钾、溶于DMF的咪唑型离子液体混合，在100-120℃下反应60-84h，反应结束后经冷却、洗涤、干燥，得到固体产物；

（4）离子型共价有机框架的阴离子交换

将步骤（3）获得的固体产物、Li盐溶于第二有机溶剂获得的Li盐溶液混合均匀，进行Br^-的置换过程，然后经洗涤、干燥，得到离子型共价有机框架材料；

所述Li盐选自LiTFSI、LiPF₆中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的离子型共价有机框架材料的制备方法，其中，步骤（1）中，

所述咪唑类单体选自1-乙烯基咪唑、1-甲基咪唑、2-硝基咪唑、1-咪唑乙酸、4-(羟甲基)咪唑和1-乙酰咪唑中的至少一种；

所述卤代烃选自1,3-二溴丙烷、1,2-二溴乙烷、1,2-二溴丁烷、1,3-二溴丁烷和2,3-二溴丁烷中的至少一种；

所述第一有机溶剂选自乙腈、乙醇、丙酮、DMSO、甲醇和二氯甲烷中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的离子型共价有机框架材料的制备方法，其中，步骤（1）中，

咪唑类单体和卤代烃的摩尔比为1: 0.5 ~ 6；

所述柱层析法所使用的流动相为二氯甲烷和甲醇，二者的体积比为1:0.5 ~ 5。

4.根据权利要求1所述的离子型共价有机框架材料的制备方法，其中，步骤（2）中，

1,3,5-三（4-氨基苯基）苯、2,4-二羟基对苯二甲醛和2,4-二甲氧基对苯二甲醛的摩尔比为3.5-4.5:2.5-3.5:2.5-3.5；

反应溶剂中，邻二氯苯和正丁醇的体积比为1:0.2~4。

5.根据权利要求1所述的离子型共价有机框架材料的制备方法，其中，步骤（4）中，

所述第二有机溶剂选自甲醇、乙醇、DOL和DME中的至少一种；

所述Li盐溶液中，Li盐的质量分数为2~40 wt.%。

6.根据权利要求1所述的离子型共价有机框架材料的制备方法，其中，洗涤采用水和/或第三有机溶剂；

所述第三有机溶剂选自THF、甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、二氯甲烷、四氢呋喃和乙酸乙酯中的至少一种。

7.由权利要求1-6中任意一项所述的离子型共价有机框架材料的制备方法制备得到的离子型共价有机框架材料。

8.权利要求7所述的离子型共价有机框架材料在锂金属电池制备中的应用。

9.根据权利要求8所述的离子型共价有机框架材料在锂金属电池制备中的应用，其中，该应用包括：

在惰性气体保护下，将离子型共价有机框架材料与聚偏氟乙烯、第四有机溶剂混合，获得均匀的悬浮液；

将悬浮液覆于锂片表面，在真空条件下干燥，使其溶剂全部挥发，得到锂金属负极材料。

10.根据权利要求9所述的离子型共价有机框架材料在锂金属电池制备中的应用，其中，所述第四有机溶剂选自NMP、DOL、DME、DMC、DEC、EMC和PC中的至少一种。