[發明專利]一種金屬卟啉框架/聚吡咯復合柔性電極的制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810361315.7
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108550469B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 趙為為;趙強;王維康;劉淑娟;黃維;彭佳麗
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/48;H01G11/86
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本發明公開了一種金屬卟啉框架/聚吡咯復合柔性電極的制備方法和應用，該柔性電極是以5,10,15,20?四羧基苯基銅卟啉(Cu?TCPP)超薄納米片與聚吡咯(PPy)通過電泳沉積?電化學聚合方式制備的。本發明所述的金屬卟啉框架/聚吡咯復合柔性電極的制備方法簡單，常溫常壓條件下即可完成；具有良好的機械性能，經多角度卷曲后仍可以恢復原狀；通過控制金屬卟啉框架的沉積量和電化學聚合的電壓值可以調控PPy的形貌；儲能性質優于聚吡咯柔性電極的性質且Cu?TCPP/PPy具有電化學儲能性質。

技術領域

本發明涉及電容技術領域，具體是涉及一種5,10,15,20-四羧基苯基銅卟啉(Cu-TCPP)金屬卟啉框架超薄納米片與聚吡咯復合柔性電極的制備方法與在電化學儲能領域的應用。

背景技術

近年來，科學技術不斷進步、工業化和信息化快速發展、傳統的電子設備已經不能滿足人們的需求。新型電子設備逐漸向微型化、智能化、柔性、超長待機方向發展，這就對透明柔性電子學器件提出了更高的要求，要求為電子產品提供能量的儲存器件具有輕、薄、柔等特點。超級電容器由于具有高容量、高功率密度、高充放電速度等優點一直是移動電子設備中應用最為廣泛的儲能器件。

傳統的超級電容器主要包括正負極、隔膜和電解質，其結構形狀較為簡單，近年來，隨著便攜式和可穿戴設備的發展，柔性全固態超級電容器，因具有可快速充放電、高比電容、高的功率密度、超長的循環壽命、安全環保和優良的力學性能(可在任意變形時仍保持良好的電化學性能)以及寬的使用溫度范圍等優點受到科學界和產業界的廣泛關注。不同于傳統電容器的是，柔性超級電容器中，基地、電極和電解質均是柔性的，能夠賦予電容器各種各樣的形狀，可以提供更加豐富的形態和功能，能夠滿足電子設備的發展需求。

柔性電極作為柔性超級電容器的核心部件直接決定了電容器的性能，在彎曲狀態下，電容器的正負電極處于壓應力和拉應力狀態，而反復彎折容易造成電極結構破壞，引起儲能器件的性能下降。

因此，有必要設計出具有優異導電性和大的比表面積的新材料來運用到柔性電極中以解決現有技術中存在的問題。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的不足，發展一種低成本，低能耗，工藝簡單的電泳沉積-電化學聚合技術來制備金屬卟啉框架/聚吡咯復合柔性電極。通過改變銅卟啉的沉積量和電化學聚合電壓值，實現聚吡咯形貌的調控，且該復合柔性電極在電化學儲能中有較大的應用價值。

本發明的技術方案為：一種金屬卟啉框架/聚吡咯復合柔性電極的制備方法，其特征在于，具體制備步驟為：

步驟一：Cu-TCPP超薄納米片的制備

1)將三水合硝酸銅、4,4’-聯吡啶、聚乙烯吡咯烷酮溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙醇的混合物中；

2)將5,10,15,20-四羧基苯基銅卟啉吩(H₆TCPP)溶于DMF和乙醇的混合物中，H₆TCPP的生產廠家為薩斯化學技術(上海)有限公司，結構式為：

3)將步驟2中制備的混合物滴入步驟1制備的混合物中，超聲25min，75-95℃反應3h，反應結束后，于12000rpm條件下離心10min；

4)倒出上清液，用乙醇洗滌2次，洗滌條件為在12000rpm條件下離心10min。

步驟二：Cu-TCPP薄膜的制備

將Cu-TCPP超薄納米片分散在含有3mg碘的10mL丙酮中，在30V電勢偏壓下電泳沉積，在ITO玻璃表面形成Cu-TCPP薄膜；

步驟三：Cu-TCPP/PPy復合柔性電極的制備