[发明专利]基于氮杂共轭多孔聚合物的水系质子电池电极及其制备方法

权利要求书

1.一种基于氮杂共轭多孔聚合物的水系质子电池电极，其特征在于：以氮杂共轭多孔聚合物为质子或水合质子存储材料，在含质子的水系电解质溶液中即可实现质子或水合质子的电化学插入和脱出；所述的氮杂共轭多孔聚合物为含有n个芳香氮杂环单元的共轭多孔聚合物，6≤n≤1200，其结构通式包括以下结构通式1：

所述结构通式1中的Ar单元为含碳氮双键的芳香氮杂环单元，其结构通式包括以下结构通式2-3：

所述结构通式3中Ar1单元包括芳烃单元和杂环芳烃单元。

2.根据权利要求1所述的一种基于氮杂共轭多孔聚合物的水系质子电池电极，其特征在于：所述芳烃单元为单环或稠环芳烃单元，包括苯、萘、蒽、菲、芘、苝、芴及其含取代基的衍生物单元。

3.根据权利要求1所述的一种基于氮杂共轭多孔聚合物的水系质子电池电极，其特征在于：所述杂环芳烃单元为单环或稠环杂环芳烃单元，包括吡嗪、喹喔啉、吩嗪、吩噻嗪、菲罗啉、咔唑、磷芴、硅芴及其含取代基的衍生物单元。

4.根据权利要求2或3所述的任一项一种基于氮杂共轭多孔聚合物的水系质子电池电极，其特征在于：所述取代基包括羧基、卤素、烷基、卤代烷基、氨基、羟基、巯基、酯基、酰基、氰基、磺酸基、芳香基或杂环芳香基。

5.根据权利要求1所述的一种基于氮杂共轭多孔聚合物的水系质子电池电极，其特征在于：所述的含质子的水系电解质溶液为以硫酸、硝酸、盐酸、醋酸、磷酸中的一种或者两种以上配制而成的水溶液，溶液pH值≤7。

6.一种权利要求1所述的基于氮杂共轭多孔聚合物的水系质子电池电极的制备方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：将氮杂共轭多孔聚合物与导电剂、粘结剂、溶剂研磨混合均匀，形成电极浆料，其中溶剂包括去离子水以及二甲基亚砜、N-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺，氮杂共轭多孔聚合物、导电剂、粘结剂的质量比例为5:4:1-9:0:1；

步骤2：将上述混合均匀的电极浆料涂覆在集流体上，形成极片；

步骤3：将上述极片置于真空烘箱中烘烤干燥，干燥温度为50～150℃，干燥时间为6～48h；

所述的导电剂包括活性炭、石墨烯、科琴黑、乙炔黑或碳纳米管中的一种或者两种以上任意比例的混合物；

所述的粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、环氧树脂、聚氨酯、羧甲基纤维素钠。

7.一种用于测试权利要求1所述的基于氮杂共轭多孔聚合物的水系质子电池电极的三电极体系的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：以活性炭与导电剂、粘结剂混合制备活性炭对电极极片；

步骤2：用隔膜材料将上述制备的基于氮杂共轭多孔聚合物的水系质子电池电极和活性炭对电极极片隔开，放入电池壳中，注入上述含质子的水系电解质溶液中的一种作为电解液；

步骤3：插入参比电极。