[发明专利]共价有机框架材料、电极材料及其在水系光充电质子电池的用途

权利要求书

1.一种水系光充电质子电池，其特征在于，所述水系光充电质子电池包括电极材料；所述电极材料包括正极材料和负极材料；

所述电极材料包括光储能单元和界面电荷传输材料；所述光储能单元具有电荷分离和氧化还原位点，所述光储能单元和界面电荷传输材料集成构建界面异质结；所述界面异质结用于调控光生载流子的定向传输；

所述电极材料中，所述光储能单元选自共价有机框架材料；所述共价有机框架材料具有氧化还原位点，所述氧化还原位点具有光响应的质子脱嵌活性；

所述氧化还原位点选自羰基/羟基、卟啉氮、酞菁氮、吡啶氮、亚胺、偶氮、氮氧自由基、三嗪基、氮正离子中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的水系光充电质子电池，其特征在于，所述共价有机框架材料由构筑单元制备得到，所述构筑单元至少包括至少一种的所述氧化还原位点。

3.根据权利要求2所述的水系光充电质子电池，其特征在于，所述构筑单元包括第一构筑单元和第二构筑单元，所述第一构筑单元和第二构筑单元相同或不相同，彼此至少包含上述提及的至少一种的氧化还原位点。

4.根据权利要求3所述的水系光充电质子电池，其特征在于，所述第一构筑单元包括5,10,15,20-四(4-氨基苯基)卟啉、4,4'4''-三氨基三苯胺和N,N,N',N'-四(对氨基苯基)对苯二胺中的至少一种；

和/或，所述第二构筑单元包括2,5-二羟基对苯二甲醛、5,10,15,20-四醛基卟啉、2,2'-联吡啶-5,5'-二甲醛、均苯四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸酐和3,4,9,10-苝四甲酸酐中的至少一种；

和/或，所述第一构筑单元和第二构筑单元的用量比为1:2~2:1。

5.根据权利要求1所述的水系光充电质子电池，其特征在于，所述界面电荷传输材料选自正极界面电荷传输材料和/或负极界面电荷传输材料。

6.根据权利要求5所述的水系光充电质子电池，其特征在于，所述正极界面电荷传输材料包括但不限于银、碳纳米管、石墨烯、石墨炔、二硫化钼中的至少一种；

和/或，所述负极界面电荷传输材料包括二氧化钛、氧化锌、五氧化二钒、钒酸铋、水滑石、硫化镉中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的水系光充电质子电池，其特征在于，所述界面电荷传输材料选自二氧化钛、银纳米颗粒、纳米氧化锌中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的水系光充电质子电池，其特征在于，所述电极材料中，所述共价有机框架材料与界面电荷传输材料的质量比为1:1~10:1；

和/或，所述界面异质结包括type-II型异质结、Z-scheme型异质结和莫特肖特基异质结中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的水系光充电质子电池，其特征在于，所述电极材料的制备方法包括：将所述共价有机框架材料和界面电荷传输材料物理混合后得到所述电极材料；或，将反应前驱体在所述界面电荷传输材料的表面原位反应得到所述共价有机框架材料，得到所述电极材料；所述反应前驱体选自第一构筑单元和/或第二构筑单元。

10.根据权利要求9所述的水系光充电质子电池，其特征在于，所述共价有机框架材料和界面电荷传输材料的质量比为1:1~10:1；

和/或，所述界面电荷传输材料还负载在基底上。

11.根据权利要求9所述的水系光充电质子电池，其特征在于，所述界面电荷传输材料由负载界面电荷传输材料的基底提供；

所述基底包括但不限于金属材料、碳材料、FTO玻璃和ITO玻璃中的至少一种。

12.根据权利要求11所述的水系光充电质子电池，其特征在于，所述负载界面电荷传输材料的基底通过在所述基底上原位合成界面电荷传输材料得到。