一种超级电容器电极材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超级电容器电极材料的制备方法。该方法包括：将三(4‑溴苯基)胺、三(4‑氨基苯基)胺、钯催化剂、催化剂配体和碱剂混合，以无水甲苯为溶剂反应，进行抽滤及洗涤，真空干燥。该方法得到的电极材料具有良好的氧化还原性，在超级电容器领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容器电极材料的制备方法
本专利技术属于电极材料的制备领域，特别涉及一种超级电容器电极材料的制备方法。
技术介绍
共轭微孔聚合物是一种新型的有机多孔材料，具有π－π共轭骨架结构和永久的微孔，拥有比表面积大、物理化学性质稳定、微孔孔径可调节和氧化还原活性等优良性能，近年来已经在气体的吸附存储、反应催化、化学传感器、光捕集、储能等领域广泛应用。超级电容器是一种利用界面双电层储能或在电极材料表面及近表面发生快速可逆氧化还原反的赝电容储能的装置，具有高比功率和长循环寿命等特点。超级电容器的电极材料主要是金属氧化物、碳材料、导电聚合物及其复合材料，目前在实际应用中还存在着稳定性差、理论比电容低、功率密度小等亟待解决的问题。共轭微孔聚合物，特别是高氮含量的共轭微孔聚合物，保留了导电共轭聚合物较高的氧化还原反应活性，在具有较高的理论比电容的同时，兼具了微孔材料比表面积高、网络结构稳定等特点，是一种理想的超级电容器电极材料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种超级电容器电极材料的制备方法，以克服现有技术中级电容器电极材料比电容差等缺陷。本专利技术提供一种超级电容器电极材料的制备方法，包括：将三(4-溴苯基)胺、三(4-氨基苯基)胺、钯催化剂、催化剂配体和碱剂以摩尔比为1:1～2:0.06:0.9:4混合，然后以无水甲苯为溶剂反应，进行抽滤及洗涤，真空干燥后得到超级电容器电极材料，其中三(4-氨基苯基)胺与无水甲苯的比例为2mol:70～75mL。所述反应温度为110℃，反应时间为24-72h。所述钯催化剂为双(二亚苄基丙酮)钯。所述催化剂配体为2-二环己基膦-2’,4’,6’-三异丙基联苯。所述碱剂为叔丁醇钠。所述抽滤在砂芯漏斗中进行。所述洗涤为：依次用无水甲醇、氯仿、去离子水各洗涤两次，至滤液为无色透明。所述洗涤时间为2-4小时，洗涤温度为60℃，洗涤的用量为100mL。所述真空干燥温度为60-80℃，真空干燥时间为22-24小时。所述超级电容器电极材料的氮含量为11～14％(元素分析法测得)。本专利技术还提供一种由上述方法制备得到的超级电容器电极材料。本专利技术还提供一种由上述方法制备得到的超级电容器电极材料在超级电容器中的应用。超级电容器的传统电极材料主要有导电聚合物、金属氧化物和碳材料三种。和传统的导电聚合物相比，本专利技术的共轭微孔聚合物具有更为稳定的交联网络，能在充放电过程中保持原有的结构，具有更好的耐循环性能。本专利技术与中国专利CN108003345相比，本专利技术通过改变单体增加氮含量可以有效提高氧化还原活性，本专利技术的聚合物结构和组成与聚苯胺更为类似，预计有更良好的传质性能。此外中国专利CN108003345利用BH反应以3+2的结构单元构筑CMP，而本专利技术以3+3的结构单元构筑，在BH反应合成CMP领域鲜有研究。有益效果本专利技术由Buchwald-Hartwig反应制备高氮含量共轭微孔聚合物，利用三(4-溴苯基)胺、三(4-氨基苯基)胺单体在钯催化剂和碱剂存在的条件下反应脱去溴化氢，形成具有可逆氧化还原活性的C-N键，由于单体中天然存在大量的C-N键结构和共轭基团，所得的高氮含量共轭微孔聚合物化学结构类似于导电聚苯胺，具有良好的氧化还原活性；同时，共轭微孔聚合物超交联结构，使之具有比聚苯胺更好的化学稳定性和更高的比表面积。附图说明图1为实施例1中聚合物-1的傅里叶变换红外光谱图；图2为实施例1中聚合物-1的氮气吸脱附曲线图；图3为实施例1中聚合物-1的孔径分布图(横坐标为孔径大小，纵坐标为孔体积)；图4为实施例1中聚合物-1的X射线衍射图；图5为实施例1中聚合物-1制得的工作电极在0.5A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图6为实施例1中聚合物-1制得的工作电极在1A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图7为实施例1中聚合物-1制得的工作电极在2A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图8为实施例1中聚合物-1制得的工作电极在5A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图9为实施例1中聚合物-1制得的工作电极在10A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图10为实施例1中聚合物-1制得的工作电极的比电容和库伦效率随电流密度不同的变化曲线；图11为实施例2中聚合物-2的ATR-IR测试图；图12为实施例2中聚合物-2的吸附-脱附曲线图；图13为实施例2中聚合物-2的孔径分布曲线；图14为实施例2中聚合物-2的X射线衍射图；图15为实施例2中聚合物-2制得的工作电极在0.5A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图16为实施例2中聚合物-2制得的工作电极在1A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图17为实施例2中聚合物-2制得的工作电极在2A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图18为实施例2中聚合物-2制得的工作电极在5A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图19为实施例2中聚合物-2制得的工作电极在10A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图20为实施例2中聚合物-2制得的工作电极的比电容和库伦效率随电流密度不同的变化曲线；图21为实施例3中聚合物-3的ATR-IR测试图；图22为实施例3中聚合物-3在77K下的N2的吸附-脱附曲线；图23为实施例3中聚合物-3的孔径分布曲线；图24为实施例3中聚合物-3的X射线衍射图；图25为实施例3中聚合物-3制得的工作电极在0.5A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图26为实施例3中聚合物-3制得的工作电极在1A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图27为实施例3中聚合物-3制得的工作电极在2A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图28为实施例3中聚合物-3制得的工作电极在5A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图29为实施例3中聚合物-3制得的工作电极在10A/g电流密度下的恒流充放电曲线；图30为实施例3中聚合物-3制得的工作电极的比电容和库伦效率随电流密度不同的变化曲线。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1将三(4-溴苯基)胺(482.01mg，1mmol，TCI)和三(4-氨基苯基)胺(290.36mg，1mmol，TCI)两种单体置于Schlenk管(100ml)中，加入双(二亚苄基丙酮)钯(34.5mg，0.06mmol，TCI)，2-二环己基膦-2',4',6'-三异丙基联苯(42.84mg，0.9mmol，TCI)，叔丁醇钠(384.4mg，4mmol，沃凯)，在氮气气氛下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级电容器电极材料的制备方法，包括：/n将三(4-溴苯基)胺、三(4-氨基苯基)胺、钯催化剂、催化剂配体和碱剂以摩尔比为1:1～2:0.06:0.9:4混合，然后以无水甲苯为溶剂反应，进行抽滤及洗涤，真空干燥后得到超级电容器电极材料，其中三(4-氨基苯基)胺与无水甲苯的比例为2mol:70-75mL。/n

【技术特征摘要】
1.一种超级电容器电极材料的制备方法，包括：
将三(4-溴苯基)胺、三(4-氨基苯基)胺、钯催化剂、催化剂配体和碱剂以摩尔比为1:1～2:0.06:0.9:4混合，然后以无水甲苯为溶剂反应，进行抽滤及洗涤，真空干燥后得到超级电容器电极材料，其中三(4-氨基苯基)胺与无水甲苯的比例为2mol:70-75mL。


2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述反应温度为110℃，反应时间为24-72h。


3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述钯催化剂为双(二亚苄基丙酮)钯。


4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖耀祖，朱桐桐，李慧欣，王海鸽，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31