[发明专利]一种超级电容器电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超级电容器电极材料及其制备方法，电极材料的制备包括以下步骤：第一步：在氮气氛围中，2，4，6‑三(4‑溴苯基)‑1，3，5‑三嗪和噻吩‑2，5‑二硼酸二频哪醇酯在碱性条件和催化剂作用下反应聚合，产物经抽滤、洗涤、真空干燥后即得到多孔聚合物；第二步：碳化：将第一步制备的多孔聚合物放入瓷舟中，然后转移到充满氮气的管式炉中，升温至800‑1000℃，保温1‑1.5h，冷却到室温后即得到超级电容器电极材料；测得电极材料的比表面积为1248m²/g，应用于超级电容器，在1.0A/g的电流密度下，采用的电解质溶液为6M氢氧化钾溶液，测得比电容为357.0F/g；并且超级电容器电极材料在6M氢氧化钾溶液中循环10000多圈后，电容保持率为97.3%，具有优异的电化学性能。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及超级电容器，特别是一种超级电容器电极材料及其制备方法。

背景技术

超级电容器是介于电池与传统电容器之间的一种具有特殊性能的能量转换装置，与传统电容器相比，其能量密度具有更高的数量级，而与电池相比，其功率密度及循环寿命等性能方面更具优势；超级电容器一般是由电极材料、电解液、集流体和隔膜组成；由于实现能量存储过程中的电荷分离与转移是发生在电极材料与电解液接触面上，所以，电极材料对超级电容器的电化学性能起着非常重要的作用。

多孔有机聚合物是一类通过强共价键连接的高交联聚合物。多孔有机聚合物成为很有前景的应用材料之一是由于以下这些优点：（1）高比表面积和孔隙率；（2）优越的化学稳定性；（3）结构的可调性。（4）低密度。（5）不含金属的特性。与 MOFs不同，多孔有机聚合物的构建不需要金属离子的参与，从而避免了金属离子释放和二次污染的可能性。

多孔碳材料作为双电层超级电容器的电极材料，因其具有良好的电导率而备受关注。但由于碳材料的比电容较低，因此极大的限制了实际应用价值。本发明制备了一种基于富氮和富硫的多孔有机聚合物结构的多孔碳材料，首先制备一种多孔有机聚合物，将其作为前驱体经高温碳化后得到多孔碳材料，可直接作为超级电容器电极材料，并展现出优异的电化学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超级电容器电极材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种超级电容器电极材料，该电极材料为多孔聚合物的碳化材料，所述的多孔聚合物包括三嗪环和噻吩环（聚合物骨架中的氮、硫掺杂改变了附近碳原子的电荷分布，增加了材料的润湿性，扩展的π共轭骨架具有电子传导性，有利于提高电化学性能）；多孔聚合物的结构式如下：

。

一种超级电容器电极材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步：在氮气氛围中，2，4，6-三(4-溴苯基)-1，3，5-三嗪和噻吩-2，5-二硼酸二频哪醇酯在碱性条件和催化剂作用下反应聚合，产物经抽滤、洗涤、真空干燥后即得到多孔聚合物；

第二步：碳化：将第一步制备的多孔聚合物放入瓷舟中，然后转移到充满氮气的管式炉中，升温至800-1000℃，保温1-1.5h，冷却到室温后即得到超级电容器电极材料。

进一步，第一步中，2，4，6-三(4-溴苯基)-1，3，5-三嗪添加量为0.55g-0.65g，噻吩-2，5-二硼酸二频哪醇酯添加量为0.45g-0.55g。

进一步，第一步中，所述的碱为碳酸铯，碳酸铯添加量为0.15-0.2g。

进一步，第一步中，所述的催化剂为pd(PPh₃)₄，催化剂的加入量为50-60mg。

进一步，第一步中，所述的洗涤具体步骤为：将抽滤后的固体依次采用100-200ml纯化水、100-200ml无水乙醚、50-100ml二氯甲烷洗涤。