一种聚酰亚胺基COF的制备方法及其应用与流程

本发明提供一种一种聚酰亚胺基cof的制备方法及其应用，属于新能源材料领域。

背景技术：

1、锂离子电池凭借其优异的循环性能有望被广泛应用于可穿戴电子储能器件当中，但传统锂离子电池由于其有限的理论比容量，难以满足人们日常增长的能源需求。寻求简单、高效、低成本、环境友好的具有一定比容量的负极材料以满足更高容量的锂离子电池的需求已成为该研究领域中的热点问题。

2、当前，锂离子负极材料主要是石墨，但其理论比容量低。因此寻找更高容量、的电池负极材料来取代已经商品化的石墨负极是科研人员重点要解决的问题。其中cof材料，因其较高的比容量、合适的工作电位，作为替代石墨的负极材料受到了极大的关注。其中共价有机骨架(cof)由于具有高的热化学稳定性、大的比表面积及孔隙率、可控的化学物理性质、低的骨架密度、开放的孔道结构及合成策略多样化等特点，是目前最具吸引力的锂离子电池负极材料之一。

3、然而目前大多数的cof合成过程时间过长。

技术实现思路

1、针对申述问题，本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺基cof的制备方法及其应用，以解决合成反应时间过长的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：聚酰亚胺基cof的制备方法，包括如下步骤，

3、步骤一：取物质a和物质b,，准备含聚四氟节门反应瓶，将物质a和物质b按照一定比例加入，物质a和物质b为4,4'4''三氨基三苯胺和1,4,5,8-萘四甲酸酐或4-氨基吡咯并[2,1-f][1,2,4]三嗪和苯酐；

4、步骤二：在含聚四氟节门反应瓶中加入n,n-二甲基甲酰胺，将含聚四氟节门反应瓶使用高温胶带密封，使用超声机对其进行超声处理；

5、步骤三：含聚四氟节门反应瓶内溶剂温度降至室温，将含聚四氟节门反应瓶放入液氮中，使内部溶液完全冻结；

6、步骤四：含聚四氟节门反应瓶中内部溶液完全冻结后，使用循环水式真空泵抽取含聚四氟节门反应瓶内空气，真空压力为200-300pa真空泵示数稳定后，恢复至室温；

7、步骤五：将含聚四氟节门反应瓶放入油浴锅中加热，待升到一定温度后，使用注射器向瓶里注射丙酸，注射完毕后继续油浴锅中加热，加热完成后取出含聚四氟节门反应瓶冷却至室温后进行物料收集；

8、步骤六：将含聚四氟节门反应瓶内溶液倒出，使用抽滤装置收集滤出的产物，使用n,n-二甲基甲酰胺、甲醇和去离子水按照顺序洗涤三次，得到的固体产物放入冰箱中冷冻，完全冷冻后在冷冻干燥机中进行冷冻干燥处理，得到聚酰亚胺基cof。

9、根据所述的一种聚酰亚胺基cof的制备方法，所述步骤一中，4,4'4''三氨基三苯胺和1,4,5,8-萘四甲酸酐加入的摩尔比为2：3。

10、根据所述的一种聚酰亚胺基cof的制备方法，所述步骤一中，4-氨基吡咯并[2,1-f][1,2,4]三嗪和苯酐加入的摩尔比为2：3。

11、根据所述的一种聚酰亚胺基cof的制备方法，所述步骤二中，加入的n,n-二甲基甲酰胺使用超声机使其溶合均匀。

12、根据所述的一种聚酰亚胺基cof的制备方法，所述步骤四中，抽取真空后关闭四氟节门，拔出真空泵管，待含聚四氟节门反应瓶内溶剂恢复到室温后再次重复冷冻-抽真空-恢复温度操作2次。

13、根据所述的一种聚酰亚胺基cof的制备方法，所述步骤五中，油浴锅加热温度155-170℃，加入的丙酸后加热12-24h。

14、根据所述的一种聚酰亚胺基cof的制备方法，所述步骤六中，冷冻干燥机冷冻干燥12-24h。

15、根据所述的一种聚酰亚胺基cof的制备方法，步骤二中，超声机超声时间为5min，所述步骤四中，含聚四氟节门反应瓶内部抽真空至200-300pa。步骤五中，油浴锅加热温度为170℃，加热时长为12h，步骤六中，冷冻干燥机冷冻干燥时间为24h。

16、本发明聚酰亚胺基cof的制备方法制备出的聚酰亚胺基cof的应用，将聚酰亚胺基cof应用在锂离子电池的正极极片中，步骤如下，制备含聚酰亚胺基cof的锂离子电池极片：使用涂炭铝箔作为正极集流体，以金属锂作为负极，将t4a-pmda-cof、导电炭黑以及粘结剂按照一定的比例进行混合均匀后，加入nmp后研磨成浆状，涂覆裁剪得到锂离子电池的正极极片。

17、根据所述的聚酰亚胺基cof的应用，电极片称重后放入手套箱中，按照正极壳-电极片-电解液-隔膜-电解液-锂片-垫片-弹片-负极壳的顺序进行组装，组装后使用封装机进行封装，擦拭干净后取出，静置24 h。获得成品锂电池。

18、与现有技术相比，本发明聚酰亚胺基cof的制备方法能够在较短的时间内合成聚酰亚胺基cof材料，并且能够作为锂离子电池极性材料，在提供容量的同时能够显著提高其电化学性能。

19、本发明所使用合成单体、溶剂均为商业购买，成本较低易获得，使得合成过程能够更加便捷的进行。

20、和传统的合成方法相比，不再使用反应釜等反应装置，安全性得到了极大的提高。和传统的合成方法相比本发明使用的信息合成方法制备工艺简单，合成成本低。

21、本发明的聚酰亚胺基cof新型合成方法基本具有普适性，可应用于不同合成单体的聚酰亚胺基cof的合成过程中。

22、本发明合成的聚酰亚胺基cof具有一定的容量，能够作为锂离子电池的极性材料使用。

技术特征：

1.一种聚酰亚胺基cof的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

2.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺基cof的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，4,4'4''三氨基三苯胺和1,4,5,8-萘四甲酸酐加入的摩尔比为2：3。

3.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺基cof的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，4-氨基吡咯并[2,1-f][1,2,4]三嗪和苯酐加入的摩尔比为2：3。

4.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺基cof的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，加入的n,n-二甲基甲酰胺使用超声机使其溶合均匀。

5.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺基cof的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，抽取真空后关闭四氟节门，拔出真空泵管，待含聚四氟节门反应瓶内溶剂恢复到室温后再次重复冷冻-抽真空-恢复温度操作2次。

6.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺基cof的制备方法，其特征在于：所述步骤五中，油浴锅加热温度155-170℃，加入的丙酸后加热12-24h。

7.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺基cof的制备方法，其特征在于：所述步骤六中，冷冻干燥机冷冻干燥12-24h。

8.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺基cof的制备方法，其特征在于：步骤二中，超声机超声时间为5min，所述步骤四中，含聚四氟节门反应瓶内部抽真空至200-300pa，步骤五中，油浴锅加热温度为170℃，加热时长为12h，步骤六中，冷冻干燥机冷冻干燥时间为24h。

9.一种权利要求1所述的聚酰亚胺基cof的制备方法制备出的聚酰亚胺基cof的应用，其特征是，将聚酰亚胺基cof应用在锂离子电池的负极极片中，步骤如下，制备含聚酰亚胺基cof的锂离子电池极片：使用涂炭铝箔作为正极集流体，以金属锂作为负极，将t4a-pmda-cof、导电炭黑以及粘结剂按照一定的比例进行混合均匀后，加入nmp后研磨成浆状，涂覆裁剪得到锂离子电池的正极极片。

10.根据权利要求9所述的聚酰亚胺基cof的应用，其特征是，电极片称重后放入手套箱中，按照正极壳-电极片-电解液-隔膜-电解液-锂片-垫片-弹片-负极壳的顺序进行组装，组装后使用封装机进行封装，擦拭干净后取出，静置24 h，获得成品锂电池。

技术总结
本发明提供一种一种聚酰亚胺基COF的制备方法及其应用，属于新能源材料领域。本发明采用的技术方案是：选用4,4'4''三氨基三苯胺和1,4,5,8‑萘四甲酸酐或4‑氨基吡咯并[2,1‑f][1,2,4]三嗪和苯酐缩合反应制造聚酰亚胺基COF。本发明所使用合成单体、溶剂均为商业购买，成本较低易获得，使得合成过程能够更加便捷的进行。和传统的合成方法相比，不再使用反应釜等反应装置，安全性得到了极大的提高。合成方法制备工艺简单，合成成本低。

技术研发人员：张汝楠,王娇,邵长旺,张敬捧,王勇
受保护的技术使用者：山东精工电子科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11