多孔炭及其復(fù)合物負(fù)極材料的制備與電化學(xué)性能研究

多孔炭及其復(fù)合物負(fù)極材料的制備與電化學(xué)性能研究共軛微孔聚合物（CMP）是由π共軛骨架連接形成的三維大分子聚合物,比表面積大,構(gòu)建單元多樣,化學(xué)組成易調(diào)控,是一種理想的多孔炭前驅(qū)體。通過調(diào)控單體結(jié)構(gòu),我們制備了硫氮共摻雜CMP,高溫?zé)峤庵苽淞肆虻矒诫s的多孔炭,硫氮雜原子引入產(chǎn)生了大量缺陷,可提供豐富的儲(chǔ)鋰活性位點(diǎn)。另外,通過改變單體結(jié)構(gòu),我們也制備了含硫CMP。CMP大量的C≡C鍵能夠鍵合金屬離子,同時(shí)S原子高的化學(xué)活性也存在鍵合金屬離子的可能性,利用這些特殊物理化學(xué)性能,我們制備了Fe₃O₄和含硫多孔炭的復(fù)合物（Fe₃O₄-SPC）,去克服Fe₃O₄差的循環(huán)性能的缺點(diǎn)。本文中使用兩種不同的單體4,7-二溴苯并[c][1,2,5]噻二唑和1,4-二溴萘,分別與1,3,5-三乙炔基苯在Pd（0）/CuI催化下,經(jīng)Sonogashira-Hagihara偶聯(lián)反應(yīng)制備多級(jí)球形共軛微孔聚合物（HSCMP）和管狀共軛微孔聚合物（TCMP）。將HSCMP和TCMP高溫?zé)峤饧纯色@得硫氮共摻雜的多級(jí)球形多孔炭（SNHSPC）和多孔炭納米管（PCNT）,形貌未發(fā)生改變。SEM、TEM、TEM-EDX和BET證明SNHSPC是由炭納米纖維相互連接組成的球形多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),擁有大的比表面積和大的孔體積,并且N、S元素均勻地分布在SNHSPC里。SNHSPC獨(dú)特的形貌和發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu),再加上雜原子S、N共摻雜,使其擁有優(yōu)異的電化學(xué)性能。介孔炭（MC）,比表面積大,導(dǎo)電性較好。將MC與Fe（NO₃）₃·9H₂O和Fe（CH₃COO）₂·4H₂O混合,經(jīng)熱解即可獲得Fe₃O₄-MC復(fù)合物。XRD分析證明Fe₃O₄-MC復(fù)合物中存在Fe₃O₄晶體。SEM表明MC被Fe₃O₄納米粒子包覆。TEM分析表明Fe₃O₄-MC復(fù)合物中存在Fe₃O₄納米粒子。BET分析進(jìn)一步證明Fe₃O₄-MC復(fù)合物的比表面積明顯低于MC,表明MC的一些孔被Fe₃O₄納米粒子所填充。上述結(jié)構(gòu)有助于改善Fe₃O₄-MC復(fù)合物的電化學(xué)性能。另外,以1,3,5-三乙炔基苯和2,3,5-三溴噻吩作單體,在鈀（0）催化下,經(jīng)Sonogashira-Hagihara偶聯(lián)反應(yīng)制備含硫共軛微孔聚合物（SCMP）。將其進(jìn)行高溫?zé)峤饪傻煤虻亩嗫滋浚⊿PC）,且形貌未發(fā)生改變。將SCMP與鐵鹽混合可獲得Fe₃O₄-SPC復(fù)合物。XRD證實(shí)Fe₃O₄-SPC復(fù)合物中擁有面心立方結(jié)構(gòu)的Fe₃O₄晶體。SEM觀察到Fe₃O₄-SPC復(fù)合物是由粒徑在20-50nm的納米粒子組成的多級(jí)團(tuán)聚體。TEM和TEM-EDX進(jìn)一步證明Fe₃O₄納米粒子嵌入SPC納米粒子里,這種結(jié)構(gòu)能夠有效地緩解充放電過程中Fe₃O₄發(fā)生大的體積變化。氮?dú)馕摳綔y(cè)試表明Fe₃O₄-SPC復(fù)合物是比表面積為60.3m²·g^-1的介孔材料。這些獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使Fe<sub>3</