共轭微孔聚合物炭化物形貌调控与电化学性能研究

发布时间：2018-04-02 15:22

  本文选题：共轭微孔聚合物　切入点：锂离子电池　出处：《兰州理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：共轭微孔聚合物(CMP)是一种比表面积大、多孔结构可调和化学稳定性良好的微孔有机聚合物(MOP),而且在超级电容器、催化、气体吸附和储存等方面的应用越来越广泛。与常见的多孔材料不同的是,可以通过改变构成CMP网络的单体来调节CMP的孔结构和形貌。利用1,3,5-三乙炔基苯和1,5-二溴萘作单体,在Pd(0)/Cu(I)的催化下通过Sonogashira-Hagihara交叉偶联反应合成的CMP,具有独特的管状结构和多孔结构。由于管状CMP三维相互连接的碳骨架,即使经过高温热解仍然可以良好的维持管状结构,所以由管状CMP作为前驱体,将其直接热解可以获得多孔炭纳米管(PCNT)。CMP具有众多的活性位点(C≡C),有利于键合金属离子,从而可以进一步将Mn O填充至PCNT中,获得Mn O与PCNT的复合材料(Mn O-PCNT)。通过SEM、TEM、TEM-EDX元素分布及比表面积测试,证明了Mn O纳米粒子进入至PCNT中,形成了一种良好的复合材料,进一步通过电化学性能测试,在30 C的高倍率下Mn O-PCNT的比容量为161 m Ah·g~(-1),在1 C倍率下循环300次比容量仍高达573 m Ah·g~(-1),结果表明Mn O-PCNT具有良好的倍率性能和稳定的循环性能。利用1,3,5-三乙炔基苯和双(4-溴苯基)胺在Pd(0)作催化剂下经过Sonogashira-Hagihara交叉偶联反应合成了含氮共轭微孔聚合物(NCMP)。由于NCMP的刚性结构,使其具有良好的化学和物理稳定性,将NCMP直接高温热解获得的含氮多孔炭纳米颗粒(NPCN),其粒径和形貌都没有发生改变。将NPCN用作锂离子电池负极材料,通过电化学测试,表明NPCN的比容量比较低(~216.0m Ah·g~(-1))。通过用KOH对NPCN进行活化,经过高温热解得到活化之后的含氮多孔炭纳米颗粒(NPCN-KOH),其比表面积为1845 m~2·g~(-1),而NPCN的比表面积为418 m~2·g~(-1),NPCN-KOH的比表面积显著增大。NPCN-KOH在1C倍率下经过600次循环之后充电比容量为527 m Ah·g~(-1),具有良好的循环性能,容量保持率高达97.6%。在合成CMP的过程中反应溶剂不仅对材料的孔结构有重要影响,而且能够影响CMP的形貌,利用甲苯和1,4-二氧六环作溶剂、1,3,5-三乙炔基苯和双(4-溴苯基)胺作单体,合成了两种NCMP,通过扫描电镜和比表面积表征发现这两种材料形貌不同,而且孔结构也不同,进而影响了其电化学性能。
[Abstract]:Conjugated microporous polymer (CMP) is a kind of microporous organic polymer with large specific surface area, porous structure and good chemical stability. It has been widely used in supercapacitors, catalysis, gas adsorption and storage.In contrast to common porous materials, the pore structure and morphology of CMP can be adjusted by changing the monomer that forms the CMP network.CMP synthesized by Sonogashira-Hagihara cross-coupling reaction catalyzed by PD _ 0 / Cu ~ (2 +) was prepared by using 1 ~ (3) C ~ (3 +) -triacetylbenzene and 1 ~ (5) -dibromonaphthalene as monomers. It has a unique tubular structure and porous structure.Because of the tubular CMP three-dimensional interconnected carbon skeleton, even after high temperature pyrolysis can maintain a good tubular structure, so the tubular CMP as the precursor,It can be obtained that the porous carbon nanotubes PCNTN. CMP have many active sites, such as C 鈮，

本文编号：1700996