具有多孔结构聚（2,4,6-三（噻吩-2-基）-1,3,5-三嗪）的制备及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种具有多孔结构的聚(2,4,6

【技术实现步骤摘要】
具有多孔结构聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪)的制备及其应用


[0001]本专利技术涉及一种具有多孔结构的聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪)的制备方法及其作为钠离子电池负极材料的应用，属于聚合物材料领域。

技术介绍

[0002]随着储能需求的增长和资源供应的短缺，锂离子电池(SIBs)的成本不断上升，限制了其在电动汽车和固定储能设备上的大规模应用。钠离子电池(SIBs)作为一种有吸引力的替代能源，由于钠的天然丰度高和成本低，是一种有吸引力和竞争力的能源存储系统。
[0003]有机电池材料的环境友好性和官能团的可定制性等优点进一步证明了其诱人的应用潜力。然而，有机聚合物材料的致密结构不可避免地会降低离子导电性，从而造成较差的电化学性能。因此，通过有针对性的分子工程和/或结构设计，设计具有高离子和电子导电性、丰富的电活性位点和多个电活性中心的聚合物具有十分迫切和重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种制备方法简单、结构新颖且具有多孔结构的聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪)的制备方法及其作为钠离子电池负极材料的应用，以提高钠离子电池的稳定性和动力学性能。
[0005]本专利技术为解决技术问题，采用如下技术方案：
[0006]本专利技术具有多孔结构的聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪)的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1：将2
‑
氰噻吩溶解在氯仿中，在冰浴中冷却，然后加入三氟甲烷磺酸并搅拌分散均匀；用5℃氨水调节体系pH值，经过滤、洗涤、干燥得到单体2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪(TTA)；
[0008]步骤2：将步骤1所获产物溶解在50
‑
60℃的1,2
‑
二氯乙烷中，随后将所得溶液加入到FeCl3、硝基甲烷和1,2
‑
二氯乙烷的混合物中，然后置于高压釜反应器中密封，140℃反应10～15h；反应结束后用乙醇和水过滤、冲洗固体产物，将所得产物加入HCl溶液中去除杂质，再经甲醇和二氯甲烷索氏提取纯化，真空干燥，即得到聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪)。
[0009]步骤1中，2
‑
氰噻吩、氯仿、三氟甲烷磺酸的添加比例为1.5～2.5g：25～30mL：5～6g。
[0010]步骤1中，用5℃氨水调节体系pH值为7～10。
[0011]步骤2中，将0.4～0.6g步骤1所获产物溶解在8～12mL50
‑
60℃的1,2
‑
二氯乙烷中，随后将所得溶液加入到0.8～2.5g FeCl3、0.5～1.0mL硝基甲烷和5～10mL 1,2
‑
二氯乙烷构成的混合物中。
[0012]步骤2中，HCl溶液的浓度为1.8～2.3mol/L，使用量为18～22mL。
[0013]步骤2中，真空干燥的温度为175～190℃，时间为12～24h。
[0014]本专利技术制备的具有多孔结构的聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪)材料，具有共轭三嗪框架，以及开放和连接的管束结构。
[0015]本专利技术制备的具有多孔结构的聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪)材料的应用，是作为钠离子电池负极材料使用，以提高钠离子电池的稳定性和动力学性能。
[0016]聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪)管束具有三模型(即宏观
‑
介
‑
微观)孔隙结构，具有分层多孔结构的管束聚合物可以暴露出丰富的电活性位点，缩短离子扩散距离，提高离子电导率。因此，本专利技术合成的聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪)管束聚合物成功地展示了聚合物的优点，克服了电活性位点利用率有限和离子导电性低的缺陷，具有超高的倍率性能和显著的循环寿命。此外，聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪)具有高达983mAh g
‑1的理论容量。
[0017]本专利技术的有益效果体现在：
[0018]本专利技术的高性能钠离子电池负极材料，通过通过FeCl3催化的氧化聚合方法制得，方法简单便捷。所得产物具有共轭三嗪框架，以及开放和连接的管束结构。该聚合物具有三模型(即宏观
‑
介
‑
微观)孔隙结构，具有分层多孔结构的管束聚合物可以暴露出丰富的电活性位点，缩短离子扩散距离，提高离子电导率。因此，该聚合物克服了电活性位点利用率有限和离子导电性低的缺陷，显示出超高的倍率性能和显著的循环寿命。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例1、2所得聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪)的合成路线；
[0020]图2为本专利技术实施例1、2所得聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪)的SEM照片；
[0021]图3为本专利技术实施例1、2所得聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪)与2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪红外曲线；
[0022]图4为本专利技术实施例1、2所得聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪)与2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪的电池倍率性能对比图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多孔结构的聚(2,4,6
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三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
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三嗪)的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：将2
‑
氰噻吩溶解在氯仿中，在冰浴中冷却，然后加入三氟甲烷磺酸并搅拌分散均匀；用5℃氨水调节体系pH值，经过滤、洗涤、干燥得到单体2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
‑
三嗪；步骤2：将步骤1所获产物溶解在50
‑
60℃的1,2
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二氯乙烷中，随后将所得溶液加入到FeCl3、硝基甲烷和1,2
‑
二氯乙烷的混合物中，然后置于高压釜反应器中密封，140℃反应10～15h；反应结束后用乙醇和水过滤、冲洗固体产物，将所得产物加入HCl溶液中去除杂质，再经甲醇和二氯甲烷索氏提取纯化，真空干燥，即得到聚(2,4,6
‑
三(噻吩
‑2‑
基)
‑
1,3,5
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三嗪)。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，2
‑
氰噻吩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张龙海，靳伟，张朝峰，任翔，黄博，余士凤，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：