【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机分子电化学聚合及水系锌离子电池电极材料制备，具体涉及一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、水系锌离子电池以独特的优势在能源储存领域崭露头角。水系锌离子电池锌阳极的氧化还原电位相对较低，且具有较高的理论容量，有利于实现较高的电池充放电效率和更多的能量存储。另外，锌是一种广泛存在且相对廉价的金属，这使得水系锌离子电池在商业化应用方面具备更大的潜力。且与传统锂离子电池相比，水系锌离子电池还因其高安全性和环境友好而备受青睐。
2、在锌离子电池中，正极材料作为电池的能量转换和存储的中心，其性能直接决定了整个电池系统的充放电效率和稳定性。在锌离子电池领域，无机正极材料已被广泛研究和应用，包括过渡金属氧化物(如v2o5、mno2)、过渡金属二硫族化合物(如mos2、vs2)等。这些无机材料因其多样的结构类型和出色的电化学性能在提升电池的能量密度和延长循环寿命方面发挥着关键作用。然而，这些无机电极材料因其重金属成分可能引发严重的环境问题，且部分无机正极材料在充放电过程中会发生体积变化，进而影响电池的寿命和性能。一些低电导率的无机正极材料还需要额外的导电添加剂，从而增加了电池成本。
3、近年来，有机正极材料以其独特的结构多样性、可调控性以及可再生性等多重优势受到广泛关注。其中，有机羰基化合物作为高性能电极材料，能够实现低成本、环保、灵活和可充电的储能系统。然而，有机电极材料固有的低电导率和高溶解度限制了高性能水系锌离子电池的实现。
技术实现思路<
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物及其制备方法和应用，用以解决现有的有机正极材料固有的低电导率和高溶解度限制了高性能水系锌离子电池的实现等技术问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术公开了一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的制备方法，包括以下步骤：
4、s1：将有机分子和电解液混合，得到混合电解液；
5、s2：在混合电解液中放入工作电极、对电极和参比电极，利用电化学聚合法，在工作电极上聚合形成多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物。
6、进一步地，s1中，所述有机分子为6,9-二氢吡嗪并[2,3-g]喹喔啉-2,3,7,8(1h,4h)-四酮；所述电解液为硫酸溶液。
7、进一步地，混合电解液中6,9-二氢吡嗪并[2,3-g]喹喔啉-2,3,7,8(1h,4h)-四酮的浓度为1～10mm；
8、所述硫酸溶液的浓度为0.1m。
9、进一步地，s2中，所述电化学聚合法包括：
10、循环伏安法：电压范围2.0～(-1.0)v相对于饱和甘汞电极，扫描速度1～500mv·s-1；
11、恒电流法：电流范围1～100ma·cm-2，时间范围20～120min；
12、恒电位法：电压不低于1.8v相对于饱和甘汞电极，时间范围20～120min。
13、进一步地，s2中，所述工作电极为碳布。
14、进一步地，s2中，所述参比电极为甘汞电极。
15、进一步地，s2中，所述对电极为石墨电极。
16、本专利技术还公开了采用上述制备方法制备得到的多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物。
17、进一步地，所述多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物为6,9-二氢吡嗪并[2,3-g]喹喔啉-2,3,7,8(1h,4h)-四酮电聚合物。
18、本专利技术还公开了上述多羰基二氢吡嗪衍生物的应用，所述多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物负载在碳布上，用作电极材料在水系锌离子电池中作为阴极材料进行能量的储存和转化。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
20、本专利技术公开了一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的制备方法，利用电化学聚合法，聚合物在电极表面原位生长，结合紧密，不易脱落；整个制备过程简单可控，成本低廉，耗时极短，且无需加入粘结剂，从而降低了内阻，提高了阴极材料的活性和稳定性。
21、进一步地，本专利技术利用电化学方法聚合有机物6,9-二氢吡嗪并[2,3-g]喹喔啉-2,3,7,8(1h,4h)-四酮，发生自由基聚合过程，从而实现6,9-二氢吡嗪并[2,3-g]喹喔啉-2,3,7,8(1h,4h)-四酮电聚合物的制备。
22、本专利技术还公开了采用上述制备方法制备得到的多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物，在作为水系锌离子电池阴极材料时，能够实现较高的比容量以及长的循环寿命；由于材料采取有机分子电化学聚合制备，能够保证材料的稳定性，及材料的高导电性，从而实现性能优异的电极材料的制备。
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1.一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的制备方法，其特征在于，S1中，所述有机分子为6,9-二氢吡嗪并[2,3-g]喹喔啉-2,3,7,8(1H,4H)-四酮；所述电解液为硫酸溶液。
3.根据权利要求2所述的一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的制备方法，其特征在于，混合电解液中6,9-二氢吡嗪并[2,3-g]喹喔啉-2,3,7,8(1H,4H)-四酮的浓度为1～10mM；
4.根据权利要求1所述的一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的制备方法，其特征在于，S2中，所述电化学聚合法包括：
5.根据权利要求1所述的一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的制备方法，其特征在于，S2中，所述工作电极为碳布。
6.根据权利要求1所述的一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的制备方法，其特征在于，S2中，所述参比电极为甘汞电极。
7.根据权利要求1所述的一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的制备方法，其特征在于，S2中，所述对电极为石墨
8.一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物，其特征在于，采用权利要求1～7中任意一项所述的制备方法制备得到。
9.根据权利要求8所述的一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物，其特征在于，所述多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物为6,9-二氢吡嗪并[2,3-g]喹喔啉-2,3,7,8(1H,4H)-四酮电聚合物。
10.权利要求8所述的一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的应用，其特征在于，所述多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物负载在碳布上，用作电极材料在水系锌离子电池中作为阴极材料进行能量的储存和转化。
...【技术特征摘要】
1.一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的制备方法，其特征在于，s1中，所述有机分子为6,9-二氢吡嗪并[2,3-g]喹喔啉-2,3,7,8(1h,4h)-四酮；所述电解液为硫酸溶液。
3.根据权利要求2所述的一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的制备方法，其特征在于，混合电解液中6,9-二氢吡嗪并[2,3-g]喹喔啉-2,3,7,8(1h,4h)-四酮的浓度为1～10mm；
4.根据权利要求1所述的一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的制备方法，其特征在于，s2中，所述电化学聚合法包括：
5.根据权利要求1所述的一种多羰基二氢吡嗪衍生物的电聚合物的制备方法，其特征在于，s2中，所述工作电极为碳布。
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