[發明專利]超級電容器用樹枝狀纖維形空心氮摻雜碳納米籠的制備方法

有效

• 申請號: 202010525283.7
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111508726B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 譚華;姚超健;黃鎮泉;詹彤;朱佳平;劉衛兵;曹更玉
• 申請（專利權）人: 廣東石油化工學院;廣東廣油華豐科技研究有限公司
• 主分類號: H01G11/26
• 分類號: H01G11/26;H01G11/24;H01G11/36;H01G11/34;B82Y40/00;B01J27/24;B01J32/00
• 代理公司: 深圳紫晴專利代理事務所(普通合伙) 44646
• 代理人: 陳映輝

1.一種超級電容器用樹枝狀纖維形空心氮摻雜碳納米籠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將葡萄糖加入溶劑中，攪拌至完全溶解后，加入表面氨基化的樹枝狀纖維形二氧化硅粒子，所述葡萄糖與所述表面氨基化的樹枝狀纖維形二氧化硅粒子的加入量為1-4:1，攪拌至完全分散后，在170-190℃下反應30-48h后，抽濾，水洗，干燥，獲得核-殼結構的樹枝狀纖維形氮摻雜碳納米籠材料；

所述表面氨基化的樹枝狀纖維形二氧化硅粒子的合成方法為：將100-500mL甲苯與0.1-1.0g樹枝狀纖維形二氧化硅粒子，超聲攪拌混合，再向其中加入0.1-1mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷，攪拌混合均勻后，在110℃下回流6-10h后，冷卻，過濾，洗滌，干燥，即可；

所述樹枝狀纖維形二氧化硅粒子的合成方法為：

(a)取3g十六烷基三甲基溴化銨和3.6-5.0g尿素在攪拌下溶解于300mL去離子水中；

(b)向上述溶液中加入含有72mmol四乙氧基硅烷的300mL環己烷溶液，加入時間為20min，然后以轉速為1400r/min攪拌10min；

(c)向步驟(b)的混合溶液中邊攪拌邊加入18-72mL 1-戊醇，待所述1-戊醇加入完畢后，繼續攪拌0.5min；

(d)將步驟(c)得到的反應溶液置于微波反應器中，在溫度為120℃下反應30-60min；反應結束后，離心，洗滌，干燥，最后在管式爐中以550℃焙燒5h，即可；

(2)按質量比為1-3:1，取上述獲得的核-殼結構的樹枝狀纖維形氮摻雜碳納米籠材料與5,5'-二氨基-3,3'-連(1，2，4-三唑)在5-15mL甲醇中混合，攪拌至甲醇完全揮發后，升溫至600℃保持1-3h，再升溫至900℃保持1h，冷卻后研磨備用；

(3)將步驟(2)獲得的材料溶于40mL質量分數為10％的HF溶液中，攪拌24-48h，抽濾，水洗，干燥后，即得樹枝狀纖維形空心氮摻雜碳納米籠；

2.根據權利要求1所述的超級電容器用樹枝狀纖維形空心氮摻雜碳納米籠的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述5,5'-二氨基-3,3'-連(1，2，4-三唑)的合成方法為：

(1)將20.0g草酸和45.4g氨基胍碳酸氫鹽加入60mL 37wt.％的鹽酸中，攪拌混合均勻后升溫至70℃，并繼續攪拌1h，過濾收集獲得的無色沉淀，并重新溶解在240mL水中，加入一定量的氫氧化鈉將溶液堿化至pH＝14；

(2)加熱回流1h后，用一定量的乙酸酸化至pH＝4；

(3)過濾收集產生的沉淀物，用水洗滌，干燥，得到5,5'-二氨基-3,3'-連(1，2，4-三唑)。

3.根據權利要求1所述的超級電容器用樹枝狀纖維形空心氮摻雜碳納米籠的制備方法，其特征在于，步驟(2)中兩次升溫速率均為1-5℃/min。