一种多孔电极材料及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种多孔电极材料，其特征在于，由包括异氰酸酯组分和组合白料的反应制备而成，其中，所述组合白料包括如下组分，基于下述组合白料各组分的总质量：多元醇组分
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70-95wt％，优选75-90wt％，氧化石墨烯
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1-25wt％，优选2-24wt％，cofs材料
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1-10wt％，优选2-8wt％；本发明中的异氰酸酯组分和组合白料组分的质量比为0.5-2：1，优选1-1.6：1。2.根据权利要求1所述的多孔电极材料，其特征在于，所述的异氰酸酯组分选自nco官能度≥2的脂肪族、芳香族二异氰酸酯及其衍生物中的一种或多种，优选芳香族二异氰酸酯及其衍生物中的一种或多种，更优选多亚甲基多苯基多异氰酸酯，其粘度为130-400mpa
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s(25℃)；所述的多元醇组分包括一种或多种聚醚多元醇和/或聚酯多元醇。3.根据权利要求1所述的多孔电极材料，其特征在于，cofs材料是由轻原子通过共价键连接形成的有机多孔晶体材料；所述的cofs材料包括但不限于硼酸三聚、硼酸酯化、腈类自聚、希夫碱反应一种或多种反应制备而成，优选含苯环的cofs材料，更优选含苯环的硼酸三聚、含苯环的腈类自聚、含苯环结构的醛与含苯环结构的胺/肼的脱水缩合反应；优选的，构筑cofs的化学键包括但不限于硼酸酯键、亚胺键、酰亚胺键、碳碳双键，优选亚胺键、酰亚胺键中的一种；优选的，cofs材料的合成方法包括但不限于溶剂热法、离子热法、强酸催化法、微波辐射法和机械化学研磨法，优选溶剂热法、强酸催化法中的一种；优选的，所述cofs材料包括江苏先丰纳米材料科技有限公司的acs material cof-lzu1、acs material daaq-tfp-cof，北京北科新材科技有限公司的cof-42、hcof-1、tppa-1,西安齐岳生物科技有限公司cof-303(tfm)(pda)、lzu-111(tam)(tfs)、苯-1,3,5-三基三硼酸，西安瑞禧生物科技有限公司的共价三嗪骨架材料ctfs。4.根据权利要求1所述的多孔电极材料，其特征在于，所述的氧化石墨烯厚度＜20层，比表面积200-2630m2/g；优选的，加入的氧化石墨烯与cofs材料的质量比为0.25-10：1，优选1-8：1。5.根据权利要求1所述的多孔电极材料，其特征在于，所述的组合白料中还包括助剂，所述助剂包括表面活性剂、阻燃剂、催化剂、发泡剂。6.根据权利要求1所述的多孔电极材料，其特征在于，多孔电极材料的宏观尺寸为1mm-1m，其内部为多孔结构，孔径范围为0.2nm-0.5cm，碳、氧、氢的总含量大于99.9％，其中氧元素的质量分数为0.1-20％，其比表面积为100-2800m2g-1
。7.根据权利要求1-6任一项所述的多孔电极材料的制备方法，包括以下步骤：将cofs材料、氧化石墨烯及任选的助剂加入到多元醇组分中，分散0.5-4h，然后与异氰酸酯组分混合进行发泡反应，得到聚氨酯/氧化石墨烯/cofs复合材料；将所制得的复合材料置于惰性体系保护下进行热处理，得到聚氨酯泡沫/cofs骨架结构的多孔石墨烯三维网络结构。8.根据权利要求7所述的多孔电极材料的制备方法，其特征在于，发泡后制得的复合材料进行热处理时，以1-5℃/min的升温速率升温至200-500℃，恒温0.5-24h，然后再以5-10
℃/min的升温速率升温至800-1600℃，煅烧0.5-24h，降温至室温。

技术总结
本发明公开了一种多孔电极材料及其制备方法，将COFs、氧化石墨烯原位生长至聚氨酯泡沫骨架结构中，经过热处理工艺，使得聚氨酯泡沫及COFs直接碳化，氧化石墨烯热还原为石墨烯，最终得到保留有聚氨酯泡沫/COFs骨架结构的多孔石墨烯三维网络结构。通过本发明所制备的石墨烯孔隙率高，比表面积大，作为电极材料使用时，拥有较高的比电容，优异的电化学循环寿命。寿命。


技术研发人员：宋阔 庞德政 张文生 陈丁丁 李雅迪 高博
受保护的技术使用者：万华化学集团股份有限公司
技术研发日：2021.05.10
技术公布日：2022/11/10