基于星状嵌段共聚物的自支撑多级孔碳材料的制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及基于星状嵌段共聚物的自支撑多级孔碳材料的制备方法和应用，以超支化聚酯H40为大分子引发剂，两步可逆加成‑断裂链转移聚合法制备星状聚酯‑star‑(聚丙烯酸叔丁酯‑b‑聚丙烯腈)嵌段共聚物(H40‑star‑(PtBA‑b‑PAN))，利用静电纺丝手段得到自支撑聚合物膜，通过热交联和高温煅烧制备自支撑多孔碳膜，并对其形貌和结构进行分析。碳化后的多孔碳膜作为柔性电极材料，在柔性固态超级电容器领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于星状嵌段共聚物的自支撑多级孔碳材料的制备方法和应用
本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及基于星状嵌段共聚物的自支撑多级孔碳材料的制备方法和应用。
技术介绍
在过去的几十年中，寻找清洁和可再生的电化学储能器在学术和工业领域都引起了极大的关注。超级电容器具有快速充电/放电速度快，功率密度高，循环寿命长等诸多优点，是一种很有前途的储能设备。随着可穿戴电子设备的发展，柔性多孔碳材料已成为最重要的组成部分，用于电化学电极材料。迄今为止，已经引入了包括界面合成，自组装方法，化学气相沉积方法，喷墨印刷和电纺丝技术在内的各种技术来构建自支撑电极膜。其中，静电纺丝是一种简便且通用的方法，用于生产具有一维(1D)纳米纤维结构的自支撑碳膜，可沿长轴提供独特的电子传输，适用于超级电容器领域。因此，构建具有合理的多级孔碳结构的自支撑碳材料对获取高电容性能的超级电容器非常重要。然而现有线性嵌段共聚物胶束在溶液中不稳定，不利于静电纺丝操作，因此高温碳化后的碳材料不具有均匀的多级孔结构，无法满足柔性固态超级电容器使用要求。r>专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于星状嵌段共聚物的自支撑多级孔碳材料的制备方法，其特征在于，以超支化聚酯为大分子引发剂，通过两步可逆加成-断裂链转移聚合法制备星状聚酯-star-(聚丙烯酸叔丁酯-b-聚丙烯腈)嵌段共聚物，利用静电纺丝手段得到自支撑聚合物膜，通过热交联和高温煅烧制备自支撑多孔碳膜，碳化后的多孔碳膜作为超级电容器的柔性电极材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于星状嵌段共聚物的自支撑多级孔碳材料的制备方法，其特征在于，以超支化聚酯为大分子引发剂，通过两步可逆加成-断裂链转移聚合法制备星状聚酯-star-(聚丙烯酸叔丁酯-b-聚丙烯腈)嵌段共聚物，利用静电纺丝手段得到自支撑聚合物膜，通过热交联和高温煅烧制备自支撑多孔碳膜，碳化后的多孔碳膜作为超级电容器的柔性电极材料。


2.根据权利要求1所述的基于星状嵌段共聚物的自支撑多级孔碳材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)合成大分子引发剂：将干燥过夜的超支化聚酯BoltonH40溶于N-甲基吡咯烷酮，冷却，在搅拌下加入2-溴异丁酰溴，升温至室温进行反应，反应产物经萃取、沉淀、干燥，得到H40-Br；将黄原酸乙酸钾溶于丙酮中，搅拌下加入H40-Br，反应后进行萃取、沉淀、干燥，得到H40-RAFT；
(2)制备星状嵌段共聚物H40-star-(PtBA-b-PAN)：在惰性环境和真空条件下，将得到的H40-RAFT、偶氮二异丁腈、丙烯酸叔丁酯单体混合，并加入N,N-二甲基甲酰胺，进行冷冻-熔融-冷冻-熔融-冷冻-熔融，熔融后的反应液进行反应，反应结束后通入空气，加入低温的甲醇和去离子水，得到乳浊液进行离心，倒去上清液，干燥得到H40-star-PtBA；
在氮气保护下将偶氮二异丁腈、H40-star-PtBA、丙烯腈单体混合，并加入N,N-二甲基甲酰胺，进行冷冻-熔融-冷冻-熔融-冷冻-熔融，熔融后的反应液进行反应，反应结束后通入空气，加入低温的甲醇和去离子水，得到的沉淀物进行真空抽滤、干燥得到H40-star-(PtBA-b-PAN)；
(3)自支撑聚合物膜的制备：将H40-star-(PtBA-b-PAN)与聚丙烯腈溶于N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌后的材料加入甲醇和去离子水的混合溶剂中，沉淀物进行真空抽滤，真空干燥，得到H40-star-(PtBA-b-PAN)/PAN均匀混合物，将混合物放入静电纺丝机上进行静电纺丝，得到自支撑聚合物膜；
(4)自支撑多孔碳膜的制备：干燥后的材料进行裁剪，放入管式炉中进行空气中预氧化，将材料进行降温至室温，将管式炉中的玻璃管进行密封，氮气保护下碳化，即得到自支撑多级孔碳材料。


3.根据权利要求2所述的基于星状嵌段共聚物的自支撑多级孔碳材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，BoltonH40与2-溴异丁酰溴的摩尔比为1:64，H40-Br与黄原酸乙酸钾的摩尔比为1:64，BoltonH4...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱丰，刘凤茹，宣晓东，康佳玲，韩生，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31