一种基于氮杂并四苯衍生物的高电压有机电极材料及其制备方法和应用

技术特征：
1.一种基于氮杂并四苯衍生物的高电压有机电极材料p-bpzr，其特征在于，结构通式为：其中r1、r2、r3、r4各自独立选自h、me、et、ipr、tbu、ome、oet中的一种；ar选自ar选自中的一种；n为5～8的自然数。2.一种制备如权利要求1所述的基于氮杂并四苯衍生物的高电压有机电极材料p-bpzr的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤(1)、合成5,12-二氢苯并[b]吩嗪将2,3-二羟基萘和邻苯二胺分别研磨后混合，通过冷冻-真空-融化循环除氧气3次；除氧后的混合物在175～180℃下固相反应30～40分钟制得粗产物，冷却至室温后进行研磨，再分别用甲醇、丙酮、乙醚进行洗涤，最后真空干燥得到产物5,12-二氢苯并[b]吩嗪；步骤(2)、合成有机电极材料p-bpzr将步骤(1)制得的5,12-二氢苯并[b]吩嗪、芳香族化合物和叔丁醇钠在无水二甲苯中进行脱气得到溶液i；将醋酸钯、2-双环己基膦-2',4',6'-三异丙基联苯在无水二甲苯中进行脱气得到溶液ii；将溶液ii加入溶液i中，经三个冷冻泵-解冻循环除氧气后，得到混合物溶液iii；将混合物溶液iii在氮气气氛和回流冷凝条件下，120～125℃搅拌20～24h，然后升温至135～140℃搅拌10～12h，最后加入碘苯进行封端反应5～7h，冷却至室温后得到粗产物；将粗产物过滤，通过研钵和超声波将粗产物依次分散在h2o、etoh、dcm、dmf、thf、体积比为1:1的ec和dec混合溶液、ea中，进行洗涤过滤提纯；重复多次后，将产物进行真空干燥，得到有机电极材料p-bpzr；所述芳香族化合物为所述芳香族化合物为中的一种，其中，x为卤素。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中2,3-二羟基萘和邻苯二胺的摩尔比为1：1～1.5。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中5,12-二氢苯并[b]吩嗪和芳香族化合物的摩尔比为1：1.5。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中醋酸钯、2-双环己基膦-2',4',6'-三异丙基联苯和5,12-二氢苯并[b]吩嗪的摩尔比为0.08～0.15：0.16～0.3：1。6.一种电池正极，其特征在于，所述电池正极包括权利要求1所述基于氮杂并四苯衍生物的高电压有机电极材料p-bpzr、导电剂、粘结剂和集流体铝箔。7.根据权利要求6所述的一种电池正极，其特征在于基于氮杂并四苯衍生物的高电压有机电极材料p-bpzr、导电剂和粘结剂的质量比为6-9：0.5-3：0.5-3。8.一种金属离子电池，其特征在于，采用权利要求6或7所述电池正极。9.根据权利要求8所述的一种金属离子电池，其特征在于，所述金属离子电池包括锂离子电池或钠离子电池。

技术总结
本发明涉及有机电极材料领域，公开了一种基于氮杂并四苯衍生物的高电压有机电极材料及其制备方法和应用。本发明以π共轭的氮杂环芳香聚合物作为有机电极材料，通过降低每个活性中心的平均分子量来获得更高的比容量。此外，氮杂并四苯衍生物的共轭延展结构可以降低氮氧化还原活性中心的电子密度，进一步提升放电电压，同时，共轭延展的多电子氧化还原活性中心单元可以通过共轭骨架上电荷离域来提高氧化还原中间体的稳定性，从而提高电极材料在充放电过程中的循环稳定性。因此，基于本发明的p-BPZR正极的锂钠离子电池具有较高的电压、较高的比容量和能量密度、优异的循环稳定性。优异的循环稳定性。优异的循环稳定性。


技术研发人员：赵宇 叶婧 戴高乐 李明磊
受保护的技术使用者：杭州师范大学
技术研发日：2022.11.11
技术公布日：2023/1/13