[发明专利]一种后修饰碳硼烷的共价有机框架材料的设计合成及其在锂硫电池隔膜中的应用

权利要求书

1.一种后修饰碳硼烷共价有机框架材料的修饰隔膜的制备方法，其特征在于：具体制备方法包括以下步骤:

(1)通过以2.5-二溴乙二醛和2、4、6三(4-氨基苯基)-1、3、5-三嗪为前体，基于经典的溶剂热法制备一种具有晶体结构的含溴COFs材料；

(2)再通过含溴COFs和邻碳硼烷锂盐为原料制备后修饰碳硼烷COFs材料；

(3)将后修饰碳硼烷COFs材料、导电剂和粘结剂按照一定的比例混合，研磨后，加入到密闭的小烧杯中，搅拌，然后将浆料涂布在聚合物隔膜上，自然干燥，将涂布后的隔膜置于真空干燥箱干燥；将干燥后的隔膜用模具冲成即可得到该修饰隔膜。

2.根据权利要求1所述的后修饰碳硼烷共价有机框架材料的修饰隔膜的制备方法，其特征在于：COFs材料与邻碳硼烷锂盐的摩尔比为1:2。

3.根据权利要求2所述的后修饰碳硼烷共价有机框架材料的修饰隔膜，其特征在于：所述后修饰碳硼烷COFs材料的制备方法如下：通过2.7mol的2.5-二溴乙二醛和4mol的2、4、6三(4-氨基苯基)-1、3、5-三嗪为原料，采用经典的溶剂热法制备COFs材料，再通过交叉偶联反应来功能化共价有机框架材料，制备后修饰碳硼烷COFs材料。

4.根据权利要求3所述的后修饰碳硼烷共价有机框架材料的修饰隔膜，其特征在于：聚合物隔膜是聚乙烯，聚丙烯或聚酰亚胺隔膜，后修饰碳硼烷COFs材料修饰层的厚度为20um。

5.根据权利要求4所述的后修饰碳硼烷共价有机框架材料的修饰隔膜，其特征在于：其制备方法包括以下步骤:

通过以2.5-二溴乙二醛和2、4、6三(4-氨基苯基)-1、3、5-三嗪为前体，在密闭体系如高压釜或者火焰的高温密封玻璃管内，以有机物为溶剂，在一定的温度120℃和溶液的自生压力下，原始混合物进行反应，反应时间72小时，制备一种具有晶体结构的含溴COFs材料；(1)360mg邻碳硼烷溶解在10ml四氢呋喃中，在0℃下冷却溶液，滴注加入1.8ml n-BuLi，此时生成了碳硼烷单锂盐1-Li-1,2-C₂B₁₀H₁₁，在室温下搅拌2h后，加入含溴COFs材料，将混合物在50℃下搅拌24小时，然后用5ml去离子水淬灭并洗涤，制备得到后修饰碳硼烷COFs材料；

(2)将后修饰碳硼烷COFs材料、导电剂和粘结剂按照一定的比例混合，研磨20-30min后，加入到密闭的小烧杯中，搅拌3-6h，然后将浆料涂布在聚合物隔膜上，自然干燥10-20min，随后，将涂布后的隔膜置于60℃的真空干燥箱干燥24h；最后，将干燥后的隔膜用模具冲成直径12-16mm的圆片即可得到该修饰隔膜。

6.根据权利要求5所述的后修饰碳硼烷共价有机框架材料的修饰隔膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中碳硼烷盐类是碳硼烷单锂盐，步骤(3)中所述的后修饰碳硼烷COFs材料，导电剂，粘合剂的比例是按重量比为：4-6：3-5：1。

7.根据权利要求5所述的后修饰碳硼烷共价有机框架材料的修饰隔膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的后修饰碳硼烷COFs材料，导电剂，粘合剂的比例是按重量比为：5：4：1。

8.根据权利要求5所述的后修饰碳硼烷共价有机框架材料的修饰隔膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的导电剂为Super-p,碳纤维，乙炔黑，碳纳米管，科琴黑中的一种或多种，所述的粘合剂为聚偏二氟乙烯(PVDF)的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液，海藻酸钠(SA)水溶液，聚四氟乙烯(PTPE)水溶液，LA 133水溶液的一种或多种。

9.一种锂硫电池，其特征在于：其中修饰隔膜采用权限要求1-8任一方法制备的后修饰碳硼烷COFs材料的修饰隔膜。

10.根据权利要求9所述的锂硫电池，其特征在于：所述的锂硫电池是由碳硼烷类COFs材料修饰的隔膜、硫阴极、金属锂阳极以及含硝酸锂添加剂的有机醚类电解液组装成，所述的硫阴极是将升华硫或硫磺粉、导电剂、粘结剂按照重量比8：1：1，经过分散、干燥、制片的流程制得，所述的硫阴极的制备中所述的导电剂为Super-P、碳纤维、乙炔黑、碳纳米管、科琴黑中的一种或多种；所述的粘结剂为粘结剂为聚偏二氟乙烯(PVDF)的N-甲基毗咯烷酮(NMP)溶液、海藻酸钠(SA)水溶液、聚四氟乙烯(PTPE)水溶液、LA 133水溶液的一种或多种。