一种共轭微孔聚合物材料在制备光响应锌离子电池中的应用的制作方法

本发明属于高分子材料，特别涉及一种共轭微孔聚合物材料在制备光响应锌离子电池中的应用。

背景技术：

1、日益增长的能源需求和环境问题加速了从传统化石燃料向清洁、可再生能源，尤其是太阳能的转变。太阳能作为一种可再生能源，虽然具有清洁、环保等优点，但其能量的获取具有明显的间歇性特点。太阳能的采集效率受到地理位置、季节变化以及气候条件的显著影响。为了克服这一局限性，通常需要将太阳能电池板与可充电电池、电化学电容器或其他类型的储能系统相结合，以实现能量的有效存储和稳定供应。

2、在能量储存过程中，材料科学领域的创新尤为关键。无机材料虽然在光响应正极材料方面有着悠久的应用历史，但其在电池回收和再利用方面的技术复杂性和高成本问题逐渐成为制约其进一步应用的瓶颈。正是在这样的背景下，一种新兴的光响应材料—共轭微孔聚合物(cmps)，正逐渐成为研究的焦点。这类材料由轻质元素构成，并通过其固有的π共轭结构和强共价键相互连接，展现出了巨大的应用潜力。

3、cmps不仅在结构上具有优势，还因其独特的光电特性和环境友好性，被视为未来能源存储和转换技术中的重要候选材料。由于其可调和灵活的结构，cmp具有广泛的潜在应用，包括气体吸附、催化、传感器和储能。并且，与其他微孔有机聚合物(如cofs、mofs)相比，具有高物理和化学稳定性、易于合成、结构可调整、高表面积和高微孔性等优点。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中存在的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种共轭微孔聚合物材料在制备光响应锌离子电池中的应用。

2、本发明的目的通过下述技术方案实现：

3、一种共轭微孔聚合物材料在制备光响应锌离子电池中的应用，所述共轭微孔聚合物材料按照以下步骤制备得到：将1,2,4,5-苯四胺盐酸盐和六酮环己烷在反应溶剂中并在酸的作用下进行溶剂热反应，经洗涤、干燥后即得到共轭微孔聚合物材料。

4、所述1,2,4,5-苯四胺盐酸盐和六酮环己烷的摩尔比为1:1.5。

5、所述反应溶剂为1,4-二氧六环、均三甲苯、n-甲基吡咯烷酮、甲苯、甲醇、n,n-二甲基甲酰胺中的一种或多种。

6、所述反应溶剂是体积比为3:1的1,4-二氧六环和均三甲苯混合溶剂。

7、所述酸为1-4mol/l的醋酸。

8、所述反应溶剂与所述酸的体积比为12:1。

9、所述溶剂热反应是在110-170℃下反应3-7天。

10、所述溶剂热反应是在125℃下反应5天。

11、所述洗涤是用乙醇、二氯甲烷和四氢呋喃依次洗涤。

12、所述溶剂热反应是在经密封和脱气的条件下进行；所述干燥是在80-140℃下真空干燥1-7天。

13、所述共轭微孔聚合物材料具有如下结构单元及结构：

14、

15、本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

16、(1)共轭微孔聚合物材料具有窄禁带、高载流子迁移率和小的电子转移屏障，有利于提高光捕获能力，加速电荷分离和输运，有效地提高光催化活性。该发明的材料应用在电池的光催化正极中，通过吸收光能激发载流子，有效促进了电池的充放电过程，同时降低了能量损耗，并充分利用了太阳能这一清洁能源，展现了其在提高能源效率和促进可持续发展方面的潜力。

17、(2)本发明通过共轭微孔聚合物材料实现了光能到电能再到化学能的连续转换，优化了锌离子电池的充电过程，在光照下降低了充电电压和电能消耗，提升了充电效率，并展现了太阳能在电池技术中的高效应用。

18、(3)本发明通过将太阳能电池与可充电电池的融合，简化了设备的结构，使得太阳能的采集和使用变得更加直接和便捷。这种集成设计不仅减少了系统的复杂性，还提高了能源转换的效率，让太阳能的利用更加高效。

19、(4)本发明组装的电池受到光照时，光催化正极电极能够高效吸收光子，触发光生电子和空穴的生成，并进一步的参与电化学反应，从而促进锌离子电池的充电过程。这种设计策略不仅实现了超过200mv的电压压降，显著降低了充电所需的电压，减少了能源的消耗，该材料及电池在太阳能电池领域展现出巨大的应用潜力。

技术特征：

1.一种共轭微孔聚合物材料在制备光响应锌离子电池中的应用，其特征在于，所述共轭微孔聚合物材料按照以下步骤制备得到：将1,2,4,5-苯四胺盐酸盐和六酮环己烷在反应溶剂中并在酸的作用下进行溶剂热反应，经洗涤、干燥后即得到共轭微孔聚合物材料。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述1,2,4,5-苯四胺盐酸盐和六酮环己烷的摩尔比为1:1.5。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述反应溶剂为1,4-二氧六环、均三甲苯、n-甲基吡咯烷酮、甲苯、甲醇、n,n-二甲基甲酰胺中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述反应溶剂是体积比为3:1的1,4-二氧六环和均三甲苯混合溶剂。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述酸为1-4mol/l的醋酸。

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述反应溶剂与所述酸的体积比为12:1。

7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述溶剂热反应是在110-170℃下反应3-7天。

8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述溶剂热反应是在125℃下反应5天。

9.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述洗涤是用乙醇、二氯甲烷和四氢呋喃依次洗涤。

10.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述溶剂热反应是在经密封和脱气的条件下进行；所述干燥是在80-140℃下真空干燥1-7天。

技术总结本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种共轭微孔聚合物材料在制备光响应锌离子电池中的应用。利用共轭微孔聚合物材料具有窄禁带、高载流子迁移率和小的电子转移屏障，有利于提高光捕获能力，加速电荷分离和运输，有效地提高光催化活性，该材料还可以直接在光辅助可充锌离子电池中作为光阳极，吸收光子并产生光生电子和空穴，促进电池的充放电反应，应用于构建锌离子电池具有节约能源的效果，实现太阳能和电能的高效协同转化，利用其制得的光辅助可充电锌离子电池在光照下具有显著的光响应电压，在光响应电池领域具有广阔的应用场景。技术研发人员：林霄峰,刘子龙,易国斌,林文静,孙影娟受保护的技术使用者：化学与精细化工广东省实验室揭阳分中心技术研发日：技术公布日：2025/1/6