[發明專利]一種應用于超級電容器的氮摻雜中空多孔碳及其制備方法

在審

• 申請號: 202010526339.0
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111725001A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 張旭;楊仕軒;曲寧;雷達;盧旺;田雨涵
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01G11/32
• 分類號: H01G11/32;H01G11/26;H01G11/86
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

1.一種應用于超級電容器的氮摻雜中空多孔碳的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：制備普魯士藍PB

1.1)室溫下，將過渡金屬鹽、檸檬酸鈉按照1:1-1:4的質量比加入去離子水中充分混合，形成A溶液，其中，每20mL去離子水中加入75-150mg過渡金屬鹽；將過渡金屬氰化鹽加入去離子水中完全溶解形成B溶液，其中，每20mL去離子水中加入75-150mg過渡金屬氰化鹽；所述過渡金屬鹽與過渡金屬氰化鹽的質量比為2:1-1:2；

1.2)將A溶液以一定速率滴加至B溶液中，磁力攪拌后，在室溫下密封18h進行老化處理，老化后離心處理，所得沉淀經去離子水洗滌，干燥后，得到普魯士藍PB；所述滴加速率為0.05mL/s-0.2mL/s；

第二步：制備聚多巴胺包覆的普魯士藍PB@PDA

室溫下，將第一步所得普魯士藍分散于乙醇和水的混合溶液中，其中，每10mL混合溶液中加入10mg普魯士藍；再加入三(羥甲基)氨基甲烷和鹽酸多巴胺，反應8-24h；反應后的產物經離心、洗滌、干燥后得到PB@PDA；所述普魯士藍(PB)與鹽酸多巴胺的質量比為2:1-1:2；所述三(羥甲基)氨基甲烷與鹽酸多巴胺的質量相同；

第三步：制備氮摻雜的中空多孔碳

將第二步得到的產物PB@PDA放置于管式爐中，溫度由室溫升溫至500℃-1000℃時，碳化2-6h，取出產品，采用鹽酸清洗后得到氮摻雜的中空多孔碳，所述中空多孔碳尺寸在150nm-280nm之間，能夠用于制作超級電容器的負極。

2.根據權利要求1所述的一種應用于超級電容器的氮摻雜中空多孔碳的制備方法，其特征在于，所述過渡金屬鹽可以為乙酸鈷、乙酸鎳、氯化鐵、硝酸鈷、硝酸鎳；所述過渡金屬氰化鹽可以為鈷氰化鉀、鐵氰化鉀。

3.根據權利要求1所述的一種應用于超級電容器的氮摻雜中空多孔碳的制備方法，其特征在于，所述步驟1.2)中干燥溫度為60℃，干燥時間為6h。

4.根據權利要求1所述的一種應用于超級電容器的氮摻雜中空多孔碳的制備方法，其特征在于，所述步驟1.2)中磁力攪拌時間為30min。

5.根據權利要求1所述的一種應用于超級電容器的氮摻雜中空多孔碳的制備方法，其特征在于，所述第二步中乙醇和水的混合溶液中，乙醇和水的體積比為1:1。

6.根據權利要求1所述的一種應用于超級電容器的氮摻雜中空多孔碳的制備方法，其特征在于，所述第三步中升溫速率為2℃/min-8℃/min。

7.根據權利要求1所述的一種應用于超級電容器的氮摻雜中空多孔碳的制備方法，其特征在于，所述第三步中鹽酸濃度為4mol/L，清洗時間為12-24h。

8.一種應用于超級電容器的氮摻雜中空多孔碳，其特征在于，氮摻雜中空多孔碳是由權利要求1-7任一所述的制備方法制備得到的。