[發明專利]一種氮摻雜多孔碳材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110583617.0
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113135568B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 郭玉鵬;原徐娜;吳琴;李雅潔;楊枝晨;康曉婷;魏士剛;屈學儉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C01B32/318
• 分類號: C01B32/318;C01B32/348;H01G11/26;H01G11/34;H01G11/86
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明提供了一種氮摻雜多孔碳材料及其制備方法和應用，屬于多孔碳材料制備技術領域。包括以下步驟：將甘蔗糖蜜進行炭化，得到炭化產物；將所述炭化產物、含氮化合物和活化劑混合后，在保護性氣體的氛圍下，進行活化反應，得到所述氮摻雜的多孔碳材料。在本發明中，甘蔗糖蜜中含糖量較高，將其作為碳源，摻雜含氮化合物來制備氮摻雜的多孔碳材料，經活化劑活化，可以增加碳材料的比表面積，得到發達的孔隙結構，制得的多孔碳材料在電化學性能測試中，表現出優異且穩定的電化學性能。

技術領域

本發明涉及多孔碳材料制備技術領域，尤其涉及一種氮摻雜多孔碳材料及其制備方法和應用。

背景技術

多孔碳材料豐富的孔隙結構，可以使其比表面積得到極大的提升，而且多孔碳材料一般具有穩定的物理和化學性質，良好的導電導熱性以及穩定的機械性能等特性。這也使得多孔碳材料在儲能、傳感以及吸附等領域得到了廣泛的研究和應用。

糖蜜是制糖工業的主要副產品，含糖量在40～60wt％。目前，世界糖蜜年產量已超出5500萬噸。在現有技術中，已經公開了由糖蜜制備高性能碳材料，如“韓雪,鄒博,顧小雪等.糖蜜基多孔碳球電極材料的制備及應用.高等學校化學學報(6):1135～1139.”和中國專利CN105174258A，但是制得的多孔碳材料仍存在比電容低的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種氮摻雜多孔碳材料及其制備方法和應用。本發明將含氮化合物作為氮源，與甘蔗糖蜜的炭化產物和活化劑經過活化反應得到氮摻雜多孔碳材料，將其作為超級電容器的電極材料具有較高的比電容。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種氮摻雜多孔碳材料的制備方法，包括以下步驟：

將甘蔗糖蜜進行炭化，得到炭化產物；

將所述炭化產物、含氮化合物和活化劑混合，在保護性氣體的氛圍下，進行活化反應，得到所述氮摻雜的多孔碳材料。

優選地，所述炭化的溫度為400℃，時間為2小時。

優選地，由室溫升溫至所述炭化的溫度的升溫速率為10℃·min^-1。

優選地，所述炭化前還包括干燥處理，所述干燥處理的溫度為100～140℃。

優選地，所述炭化產物、含氮化合物和活化劑的質量比為1:(2～4):3，所述含氮化合物為尿素和/或三聚氰胺，所述活化劑為KOH。

優選地，所述活化反應的溫度為600～900℃，時間為1～2小時。

優選地，由室溫升溫至所述活化反應的溫度的升溫速率為20℃·min^-1。

優選地，所述活化反應后還包括將所得活化反應產物依次進行鹽酸溶液洗滌、水洗和干燥。

本發明還提供了上述技術方案所述制備方法制得的氮摻雜多孔碳材料，所述氮摻雜多孔碳材料的孔隙率為20.11～54.74％，氮的摻雜量為0.66～6.12wt％。

本發明還提供了上述技術方案所述的氮摻雜多孔碳材料在超級電容器中作為電極材料的應用。