一种氢氟原子掺杂石墨炔材料及其制备方法技术

一种氢氟原子掺杂石墨炔材料及其制备方法，涉及碳材料技术领域。以卤代芳香烃和炔基化合物为原料，以钯催化剂和铜催化剂为催化体系，通过炔基化合物的炔键与卤代芳香烃进行Sonogashira偶联反应，获得氢氟掺杂石墨炔基材料。本发明专利技术提供的石墨炔材料具有大的孔径、多的活性位点和高的热稳定性和化学稳定性，使得该氢氟掺杂石墨炔材料具有优异的电化学储能性质，将其作锂离子电池负极应用时，在0.05Ag‑1下表现出1155mAh g‑1的可逆容量，几乎是商业化石墨负极材料(300～350mAh g‑1)的3倍。显著促进了石墨炔材料在电化学储能领域的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碳材料，具体涉及一种氢氟掺杂石墨炔材料及其制备方法和锂离子电池应用。

技术介绍

1、石墨炔是由乙炔基单元上的sp杂化碳原子和芳香环上的sp2杂化碳原子组成的新型碳材料，其通过范德华力和π-π相互作用堆积形成层状结构，因此石墨炔具有高π结合、可调电子性质、二维平面结构和均匀分布的孔结构，展现出了独特的光电化学和储能性质，在能源、催化等领域有着巨大的应用潜力。

2、例如，用于锂离子电池石墨炔负极材料的开发引起了越来越多的兴趣，但其电化学性能由于石墨炔缺乏足够的活性位点和不稳定性而受到限制。基于石墨炔作为锂离子电池电极的各项研究，为了提高其在储锂能力方面的能力，仍有两个合理的方面可以考虑。一方面，分子结构中较大的孔径有利于块状材料中的离子扩散，另一方面，石墨炔可以掺杂杂原子以增加锂的储存位点，较低原子密度的氢原子掺杂有利于更大的容量，锂可以在氢原子附近结合；由于碳和氟之间的电负性差异，含氟化合物表现出很高的热稳定性和化学稳定性，氟化芳烃的亲脂性，这可能导致在有机电解质中具有良好的润湿性。此外，c-f键可以有效增强在电极和电解质界面处构建本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种氢氟原子掺杂石墨炔材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以含有溴和氟取代的卤代芳香烃和炔基苯类化合物为起始原料，以钯催化剂/铜催化剂为复合催化体系，在调节为碱性环境的极性溶剂和保护性气体下，进行Sonogashira交叉偶联反应，在反应过程中通过炔基苯类化合物的炔键原位脱去卤代芳香烃的溴基团，并与卤代芳香烃进行Sonogashira偶联得到石墨炔基材料；

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，炔基苯类化合物选自六乙炔基苯、1,3,5-三乙炔基苯或1,4-二乙炔基苯。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述极性溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、四...

【技术特征摘要】

1.一种氢氟原子掺杂石墨炔材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以含有溴和氟取代的卤代芳香烃和炔基苯类化合物为起始原料，以钯催化剂/铜催化剂为复合催化体系，在调节为碱性环境的极性溶剂和保护性气体下，进行sonogashira交叉偶联反应，在反应过程中通过炔基苯类化合物的炔键原位脱去卤代芳香烃的溴基团，并与卤代芳香烃进行sonogashira偶联得到石墨炔基材料；

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，炔基苯类化合物选自六乙炔基苯、1,3,5-三乙炔基苯或1,4-二乙炔基苯。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述极性溶剂选自n,n-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、甲苯，这些溶剂可以保证单体间高效地sonogashira偶联反应；通过在溶剂中加入碱调控碱度，控制溶剂的ph为8～13；所述碱选自三乙胺、二异丙胺、吡啶、碳酸钾或碳酸钠。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护性气体选自氮气、氦气和氩气中的至少一种。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钯催化剂选自pd(pph3)4、pd(pph3)2cl2或pd(dppf)cl2；

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：范红玮，刘媛媛，豆梦晴，张园园，孟洪，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：