本發明屬于電化學離子提取，具體涉及一種電化學含氮苯氨基材料及其制備方法與應用。
背景技術：
1、隨著能源技術、電子器件以及環境保護等領域的迅猛發展，對新型高性能功能材料的需求日益增長。在諸多功能材料中，具備高容量、快速離子傳輸能力以及良好電化學穩定性的材料，在二次電池、超級電容器、電催化、離子分離及傳感等應用領域中發揮著日益重要的作用。特別是在高效能量存儲與釋放、重金屬離子檢測與去除、電解水、以及環境污染治理等場景中，電化學活性材料的性能直接決定了整體系統的響應速度、容量密度以及穩定壽命。
2、目前主流的電化學活性材料多采用過渡金屬氧化物、碳基材料、導電聚合物等體系。這些材料雖然在特定應用中展現出一定的性能優勢，但普遍存在以下幾個技術瓶頸：容量有限、導電性不足、離子嵌入及提取速率慢和環境友好型差。
3、針對上述問題，近年來研究者開始關注含氮有機功能材料，尤其是含氮芳香胺類聚合物（如苯胺及其衍生物），由于其獨特的π-共軛結構、良好的電導率調控能力、可控的官能團位點以及優異的結構修飾靈活性，成為電化學功能材料設計的重要方向。其中，苯胺類聚合物具有多電子共軛體系，能夠通過摻雜或氧化還原過程實現電荷的快速傳輸；而引入氨基、酰胺、咪唑、吡咯等含氮官能團，不僅提高了對金屬離子或質子等的絡合能力，還增強了材料對電解質中離子的吸附/脫附速率，從而促進整體電化學響應效率。含氮苯氨基結構單元在材料骨架中的引入，往往可帶來以下顯著優勢：提升離子結合與識別能力、促進ππ堆積導電網絡形成、增強材料的親水性及實現可控官能團修飾。
4、因此，設計一種以苯胺類結構為基礎、富含氮官能團、具備快速離子提取能力和高比容量的電化學活性材料，成為當前材料科學領域的一個重要研究熱點。該類材料不僅在新型儲能體系（比如柔性超級電容器、鋅離子電池、水系電池等）中具有廣闊應用前景，同時也適用于離子選擇性分離膜、電化學傳感器和環境重金屬處理器件等系統中。
5、然而，目前制備此類材料仍面臨一定的挑戰。傳統的合成方法往往步驟繁瑣、條件苛刻，產率低或重復性差。此外，在材料結構控制方面，如何精確調控含氮官能團的分布、排列方式以及其與苯環骨架的協同作用機制，仍有待深入研究。同時，材料的電導率與離子通透性的協同優化也是一個難點：過高的密實度可能限制離子通道的開放性，影響離子遷移速度；而孔隙率過高又可能犧牲結構穩定性與電子連通性。因此，亟需開發一種簡潔、高效、可控性強的合成方法，構筑含氮芳香性結構、具備優異電化學性能的新型導電材料，并系統研究其離子提取性能、電導率、循環穩定性、結構與性能關系等關鍵指標，從而推動其在儲能、分離、檢測等多個方向的實際應用。
技術實現思路
1、本發明的主要目的在于提供一種電化學含氮苯氨基材料及其制備方法與應用，以克服現有技術的不足。
2、為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：
3、本發明的第一個方面提供了一種電化學含氮苯氨基材料于鋰離子電池、鈉離子電池、超級電容器、水系儲能器件、離子選擇性分離膜、電催化電極、重金屬離子去除材料、電化學傳感器、海水提鋰、鹽湖資源開發、工業廢水資源化利用或者離子選擇性提取領域中的應用，所述電化學含氮苯氨基材料的分子結構如式（a）~式（b）中所示的至少任意一種：
4、
5、式（a）
6、
7、式（b）
8、其中，r1基團包括但不限于胺基、氨基芳環、胺基芳香環等中的任意一種或兩種以上組合；
9、r2基團包括但不限于氫、鹵素、氨基、羥基、胺基、鹵素芳香環、氨基芳環、胺基芳香環、羥基芳香環等中的任意一種或兩種以上的組合；n的取值范圍為100~50000；
10、r3基團包括但不限于氫、氨基、取代胺基、氨基芳環、胺基芳香環等中的任意一種或兩種以上的組合，n2的取值范圍為100~50000。
11、本發明的第二個方面提供了一種電化學含氮苯氨基材料，所述電化學含氮苯氨基材料的分子結構如式（c）~式（d）中所示的至少任意一種：
12、
13、式（c）
14、
15、式（d）
16、其中，r1基團包括但不限于胺基、氨基芳環、胺基芳香環等中的任意一種或兩種以上組合；
17、r2基團包括但不限于氫、鹵素、氨基、羥基、胺基、鹵素芳香環、氨基芳環、胺基芳香環、羥基芳香環等中的任意一種或兩種以上的組合；n1的取值范圍為100~50000；
18、r3基團包括但不限于氫、氨基、取代胺基、氨基芳環、胺基芳香環等中的任意一種或兩種以上的組合，n2的取值范圍為100~50000。
19、本發明的第三個方面提供了所述電化學含氮苯氨基材料的制備方法包括：
20、將含有兩個以上c=o的含氮雜環結構的化合物、含有兩個以上氨基的芳香性結構的化合物與溶劑混合均勻，在保護性氣氛下發生聚合交聯反應，制得電化學含氮苯氨基材料；
21、或者，使包括工作電極、對電極、參比電極和電解液的電化學反應體系通電，進行電聚合，制得電化學含氮苯氨基材料，其中，所述電解液包括原材料單體小分子材料。
22、本發明的第四個方面提供了一種離子選擇性提取的方法，其包括：
23、提供所述電化學含氮苯氨基材料；
24、使所述電化學含氮苯氨基材料與含目標離子的體系混合，實現目標離子的選擇性提取。
25、本發明的第五個方面提供了一種離子選擇性提取材料，其包括所述的電化學含氮苯氨基材料。
26、相較于現有技術，本發明至少具有以下的有益效果：
27、（1）本發明提供的電化學含氮苯氨基材料在高容量快速離子提取方面具有顯著的技術優勢與應用前景。該材料通過在骨架結構中引入高密度的苯氨基和其他含氮官能團，顯著提升了對各類陽離子（如li+、mg2+等）和陰離子（如cl、so42等）的絡合與選擇性吸附能力，從而實現高容量的離子存儲性能，滿足高能量密度儲能系統的需求。
28、（2）本發明提供的電化學含氮苯氨基材料具備合理設計的納孔結構與極性基團分布，使得離子在電場或濃度梯度驅動下可以實現快速遷移與高效提取，有效克服了傳統材料中離子擴散速率慢、提取效率低的難題。通過分子共軛結構設計以及摻雜調控，該材料形成穩定而連續的π–π堆積導電網絡，大幅提升電子傳輸效率，增強了電極材料在高倍率充放電過程中的響應能力。
29、（3）本發明提供的電化學含氮苯氨基材料采用可控聚合與交聯策略構建了穩定的三維骨架結構，在實現高活性位點密度的同時，保障了材料長期電化學使用過程中的結構穩定性與循環壽命，避免了結構坍塌、體積膨脹或性能衰減等現象。
30、（4）本發明提供的電化學含氮苯氨基材料的制備過程工藝簡便，條件溫和，所用原料廉價易得，環境友好，無需使用重金屬或有毒溶劑，具備良好的綠色制造潛力和規模化產業化前景。
31、（5）本發明提供的電化學含氮苯氨基材料通過結構功能一體化設計，不僅具備優異的電化學性能，還在功能位點分布、結構調控與反應活性之間建立了良好的耦合關系，實現了高性能材料的構建理念。