[发明专利]一种席夫碱有机多孔聚合物-二茂铁-碳纳米管复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种席夫碱有机多孔聚合物‑二茂铁‑碳纳米管复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：（1）将碳纳米管加入无水乙醇中，超声处理，得到碳纳米管的无水乙醇悬浊液；（2）分别将3,3’‑二氨基联苯胺、对苯二甲醛、二茂铁溶于无水乙醇，得到3,3’‑二氨基联苯胺的无水乙醇溶液、对苯二甲醛的无水乙醇悬浊液、二茂铁的无水乙醇悬浊液；（3）依次将碳纳米管的无水乙醇悬浊液、对苯二甲醛的无水乙醇悬浊液、二茂铁的无水乙醇悬浊液加入3,3’‑二氨基联苯胺的无水乙醇溶液中，恒温搅拌；（4）抽滤，用纯水和无水乙醇交换洗涤，干燥。所述复合材料作为超级电池正极时拥有优异的能量密度和循环性能。

技术领域

本发明属于有机高分子聚合物的合成技术领域，具体涉及一种席夫碱有机多孔聚合物-二茂铁-碳纳米管复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

席夫碱是一类具有丰富C=N结构的有机多孔聚合物，由于其固有的高氧化还原活性、丰富的比表面积和优异的比容量，正在成为电极材料领域一个有吸引力的研究热点。然而，单一的席夫碱聚合物共轭分子链通过π-π键紧密堆积，导致存在较少的离子扩散通道和氧化还原活性位点，使其电化学性能无法达到理论值。近年来，提高席夫碱电化学性能的主流方法主要集中在杂原子（N、O、B、P等）的掺入和在高温下（900℃左右）通过碳化活化席夫碱材料，然而通过上述方法，席夫碱材料固有的氧化还原活性实际上不能被有效的利用，甚至在高温碳化时原有的聚合骨架结构也会崩塌，使得电化学性能提升并不明显。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种席夫碱有机多孔聚合物-二茂铁-碳纳米管复合材料，具有较好的电化学性能和循环性能，同时，本发明还其制备方法及其应用。

一种席夫碱有机多孔聚合物-二茂铁-碳纳米管复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将碳纳米管加入无水乙醇中，超声处理，得到碳纳米管的无水乙醇悬浊液；

（2）分别将3,3’-二氨基联苯胺、对苯二甲醛、二茂铁溶于无水乙醇，得到3,3’-二氨基联苯胺的无水乙醇溶液、对苯二甲醛的无水乙醇悬浊液、二茂铁的无水乙醇悬浊液；

（3）依次将碳纳米管的无水乙醇悬浊液、对苯二甲醛的无水乙醇悬浊液、二茂铁的无水乙醇悬浊液加入3,3’-二氨基联苯胺的无水乙醇溶液中，在35-45℃下恒温搅拌2-4h；

（4）抽滤，用纯水和无水乙醇交换洗涤，干燥。

优选地，所述3,3’-二氨基联苯胺、对苯二甲醛、二茂铁的摩尔比为1：（0.5-2）：（0.2-1），所述碳纳米管占二茂铁的质量比为2-8%。

优选地，所述3,3’-二氨基联苯胺、对苯二甲醛、二茂铁的摩尔比为1：1：0.4。

优选地，所述碳纳米管占二茂铁的质量比为5%。

优选地，所述干燥的条件为在50-70℃下烘干10-15h。

一种席夫碱有机多孔聚合物-二茂铁-碳纳米管复合材料，是通过本发明所述制备方法制备得到的。

本发明所述席夫碱有机多孔聚合物-二茂铁-碳纳米管复合材料作为超级电容器正极材料的应用。

本发明的优点：

（1）本发明提供的席夫碱有机多孔聚合物-二茂铁-碳纳米管复合材料作为超级电池正极时拥有优异的能量密度和循环性能；

（2）本发明的席夫碱反应，不需要任何引发剂，同时与二茂铁和碳纳米管结合制备出复合材料，二茂铁的引入可以提供更多的电活性和氧化还原位点，碳纳米管的引入则可以改善聚合物结构单元在纳米级别上的机械性能，从而极大的改善了席夫碱材料的循环性能；

（3）本发明的复合材料具有丰富的中孔与大孔结构，有利于电解质离子的快速嵌入/脱嵌，从而使得本发明的席夫碱有机多孔聚合物-二茂铁-碳纳米管复合电极材料表现出优异的速率性能和可逆性能。

附图说明