【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂空气电池领域，尤其涉及一种共轭有机框架半导体、用于光辅助锂空气电池的共轭有机框架半导体正极及其制备方法。
技术介绍
1、随着新能源汽车的飞速发展，开发新型高能量密度二次电池迫在眉睫。在众多二次电池中，以空气中的氧气作为正极活性物质的锂空气电池具有超高的理论能量密度，因此受到人们的广泛关注。然而，受到充放电过程中迟滞的反应动力学限制，锂空气电池在实际应用中往往伴随着较大的过电位，这严重限制了电池的性能。
2、光辅助锂空气电池将半导体引入电池体系中，使用半导体催化剂作为电池正极催化剂，利用光电效应吸收光能，可以有效地降低充放电过电位。在充放电过程中，半导体催化剂可以吸收光能，产生光生载流子并进一步参与充放电反应。由于光生载流子本身具备一定能量，可以降低充放电反应过电势，从而提升放电电位并降低充电电位。半导体正极作为光辅助锂空气电池的关键部件，对电池的性能起着至关重要的作用。半导体的能带结构、化学组成以及微观形貌等都影响着电池的性能。目前半导体多是无机金属化合物，成本较高、比表面积有限，严重制约了光辅助锂空气电池的发展。因此，开发成本低廉、比表面积大、能带可调的新型光辅助锂空气电池半导体正极从而提升电池性能已经成为本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种共轭有机框架半导体、用于光辅助锂空气电池的共轭有机框架半导体正极及其制备方法，利用共轭有机框架半导体较好的光吸收能力和合适的能带结构，将其作为光辅助锂空气电池的正极催化剂，利用其光生载流子促
2、为实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种用于光辅助锂空气电池的共轭有机框架半导体正极，包括集流体和涂敷于集流体表面的共轭有机框架催化剂层。
4、上述用于光辅助锂空气电池的共轭有机框架半导体正极的制备方法，包括如下步骤：
5、步骤一：将共轭有机框架半导体、导电碳黑、粘结剂和溶剂混合，得到浆料；
6、步骤二：将浆料喷涂至导电集流体的任一侧，干燥后得到正极。
7、以上所述步骤中，步骤一中所述共轭有机框架半导体、导电碳黑和粘结剂的质量比为（5~8）：（1~4）：1；
8、所述导电碳黑包括super p炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯和/或碳纳米管；所述粘结剂包括聚四氟乙烯和/或聚偏二氟乙烯；所述溶剂包括乙醇和/或异丙醇；
9、所述集流体为碳纸或碳布；所述喷涂工艺中催化涂层在集流体上的载量为0.2~5.0 mg/cm2；
10、所述共轭有机框架半导体的合成方法，包括以下步骤：
11、1）配置共轭有机框架前驱液：配置均三甲苯和环氧六环混合溶液，均三甲苯和环氧六环的体积均为3 ml，并将浓度为0.005-0.02 mol/l的三醛基间苯三酚和浓度为0.0075-0.03 mol/l的对苯二胺分散于混合溶液中得到共轭有机框架前驱液；
12、2）将共轭有机框架前驱液置于耐压管中，然后经历液氮冷冻-抽真空三次后密封；
13、3）将密封后的共轭有机框架前驱液在120-150℃进行热聚合3天，然后过滤并洗涤，并在真空下80-120℃干燥10-12 h，制得共轭有机框架半导体；
14、4）将制得的共轭有机框架半导体浸没在0.1-1 mol/l钴盐的乙醇溶液中，并持续搅拌8-12 h；
15、5）将混合溶液离心、洗涤，并在真空下80-120℃干燥10-12 h，制得金属位点修饰的共轭有机框架半导体。
16、所述钴盐包括硝酸钴、乙酸钴、氯化钴和/或硫酸钴。
17、有益效果：本专利技术提供一种共轭有机框架半导体、用于光辅助锂空气电池的共轭有机框架半导体正极及其制备方法，使用共轭有机框架半导体作为正极催化剂，其物理化学性质稳定、光吸收范围宽并且能带位置合适，利用共轭有机框架半导体吸收光能，产生光生电子和空穴，在放电过程中，光生电子可以促进氧气还原生成过氧化锂，提升放电电压；在充电过程中，光生空穴可以促进过氧化锂氧化分解，降低充电电压，提升电池的能量转换效率和循环寿命；同时共轭有机框架富含纳米级孔道，比表面积大，能够充分与电解液接触，减少光生载流子复合，促进载流子参与反应，提升电池的倍率性能。
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1.一种共轭有机框架半导体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的共轭有机框架半导体的制备方法，其特征在于，将所述共轭有机框架半导体进行金属位点修饰，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的共轭有机框架半导体的制备方法，其特征在于，所述钴盐包括硝酸钴、乙酸钴、氯化钴和/或硫酸钴。
4.一种共轭有机框架半导体，其特征在于，所述共轭有机框架半导体的结构式为：
5.一种用于光辅助锂空气电池的共轭有机框架半导体正极，其特征在于，包括集流体和涂敷于集流体表面的共轭有机框架催化剂层。
6.根据权利要求5所述的用于光辅助锂空气电池的共轭有机框架半导体正极，其特征在于，所述共轭有机框架催化剂层采用权利要求4所述的共轭有机框架半导体。
7.权利要求5-6任一项所述的用于光辅助锂空气电池的共轭有机框架半导体正极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的用于光辅助锂空气电池的共轭有机框架半导体正极的制备方法，其特征在于，步骤一中所述共轭有机框架半导体、导电碳黑和粘结剂的质量
9.根据权利要求7或8所述的用于光辅助锂空气电池的共轭有机框架半导体正极的制备方法，其特征在于，所述导电碳黑包括Super P炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯和/或碳纳米管；所述粘结剂包括聚四氟乙烯和/或聚偏二氟乙烯；所述溶剂包括乙醇和/或异丙醇。
10.根据权利要求7所述的用于光辅助锂空气电池的共轭有机框架半导体正极的制备方法，其特征在于，所述喷涂工艺中催化涂层在集流体上的载量为0.2～5.0mg/cm2。
...【技术特征摘要】
1.一种共轭有机框架半导体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的共轭有机框架半导体的制备方法，其特征在于，将所述共轭有机框架半导体进行金属位点修饰，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的共轭有机框架半导体的制备方法，其特征在于，所述钴盐包括硝酸钴、乙酸钴、氯化钴和/或硫酸钴。
4.一种共轭有机框架半导体，其特征在于，所述共轭有机框架半导体的结构式为：
5.一种用于光辅助锂空气电池的共轭有机框架半导体正极，其特征在于，包括集流体和涂敷于集流体表面的共轭有机框架催化剂层。
6.根据权利要求5所述的用于光辅助锂空气电池的共轭有机框架半导体正极，其特征在于，所述共轭有机框架催化剂层采用权利要求4所述的共轭有机框架半导体。
7.权利...
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