[发明专利]一种导电有机聚合物包裹酚醛树脂基多孔炭复合材料

说明书

本发明涉及一种导电有机聚合物包裹酚醛树脂基多孔炭复合材料，包括如下步骤：（1）在无水乙醇溶液中依次添加水溶性酚醛树脂和固化剂后得到混合物，经过搅拌、固化后，得到固化酚醛树脂；（2）将步骤（1）得到的酚醛树脂微球在惰性气体氛围中、850~950℃的温度下进行炭化煅烧处理，得到酚醛树脂基多孔炭；（3）将步骤（2）得到的酚醛树脂基多孔炭加入至30~60mL丙酮溶液中，再加入表面活性剂超声分散后得到混合溶液，将导电聚合物单体在丙酮溶液中超声分散得到导电聚合物单体丙酮溶液，将导电聚合物单体丙酮溶液滴加至混合溶液中，进行微波水热反应，得到高比容量、比能量密度和良好的循环稳定性的导电有机聚合物包裹酚醛树脂基多孔炭复合材料。

技术领域

本发明涉及新能源材料技术领域，尤其涉及一种导电有机聚合物包裹酚醛树脂基多孔炭复合材料。

背景技术

随着全球能源危机的日益严重，制备新型的储能设备是当前面临的迫切课题，而超级电容器是一种典型的能量存储设备，其优异的电化学性能将会成为未来社会能量储存装置的重要组成之一。

酚醛树脂基多孔炭复合材料以其高的比表面积、优异的导电性及化学稳定性等优势，已经广泛应用于超级电容器的电极材料，但是，在充放电过程中，酚醛树脂基多孔炭中的微孔限制了电解质离子的嵌入和脱出，无法得到满意的电容值，且在电流密度较大时，离子在微孔的扩散及其困难。因此，通过包裹酚醛树脂基多孔炭材料来进行改性来研究开发出一种具备优异电化学性能的复合材料具有重要意义。

为了通过包裹的方式提高基体材料的电化学性能。公开号为CN 102916188A中国专利文献公开了在制备分级孔碳后，将该分级孔碳抽真空0.5~2h后，在真空状态下加入2,5-二巯基-1,3,4噻二唑的醇类溶液和苯胺的0.5~2mol/L质子酸溶液，控制分级孔碳的浓度为0.5~3mg/L，搅拌4~24h，在搅拌状态下加入过硫酸铵的质子酸溶液，在25~60℃下搅拌12~48h，经过滤、洗涤、干燥后制得分级孔碳/聚有机多硫化物/聚苯胺复合材料。

公开号为CN 105655555A中国专利文献公开了一种将有机碳源溶液与多孔硅碳复合材料在正压或负压下混合，在惰性气体氛围，400~1200℃下经过1~8h的热处理制得碳包覆的硅碳负复合材料。

公开号为CN 109810269A中国专利文献公开了得到碳球@二氧化硅复合结构微球后，将该微球分散均匀于盐酸中，得到均匀分散液，加入苯胺单体，另取过硫酸铵溶解在盐酸中，以4~6s/滴的滴加速度添加至分散液中，-2~2℃反应10 ~14h，经离心、洗涤、干燥后，得到碳球@二氧化硅@聚苯胺复合微球；其中碳球@二氧化硅、苯胺单体、过硫酸铵的配方比例为25~35mg:45~55μL:0.10~0.12g。

采用上述包裹的方式时，不仅聚合物单体聚合的速度慢，而且还可能出现由于聚合物单体过度聚合而导致聚合物团聚的情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种具有优异电化学性能的导电有机聚合物包裹酚醛树脂基多孔炭复合材料。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明一方面提供了一种导电有机聚合物包裹酚醛树脂基多孔炭复合材料，包括如下步骤：

（1）制备固化酚醛树脂：将水溶性酚醛树脂加入至无水乙醇溶液中，制备浓度为16~17g/L的溶液，加入相当于酚醛树脂的质量分数7~10wt%的固化剂后得到混合物，将所述混合物在室温下搅拌20-40min后，先放置于60~80℃的温度下固化1~3h，再放置于140~160℃的温度下固化14-18h后，得到固化酚醛树脂；

（2）制备酚醛树脂基多孔炭：将步骤（1）得到的固化酚醛树脂放置于惰性气氛围中的管式炉中，将所述管式炉的温度从室温逐渐升温至850~950℃中的任意预设温度，控制升温速率为5~10℃/min，并在所述预设温度下炭化1~5h，得到酚醛树脂基多孔炭；