【CN109775710A】一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法及在超级电容器中的应用【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910200388.2

(22)申请日 2019.03.16

(71)申请人 南昌大学

地址 330031 江西省南昌市红谷滩新区学

府大道999号

(72)发明人 袁凯　肖迎波　陈义旺　廖学民　

(74)专利代理机构 南昌朗科知识产权代理事务

所(普通合伙) 36134

代理人 郭毅力

(51)Int.Cl.

C01B 32/348(2017.01)

C01B 32/318(2017.01)

H01G 11/24(2013.01)

H01G 11/30(2013.01)

H01G 11/34(2013.01)

H01G 11/44(2013.01)H01G 11/84(2013.01)H01G 11/86(2013.01)

(54)发明名称一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法及在超级电容器中的应用(57)摘要一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法及在超级电容器中的应用，将海藻酸钠、二水合柠檬酸钠和三聚氰胺按摩尔比分别溶解于水中并混合，球磨、混匀并冷冻干燥得到物料A；物料A在惰性气体氛围下煅烧后，用盐酸和去离子洗涤得到物料B；物料B与KOH混合并在惰性气体氛围下煅烧得到氮掺杂多孔碳材料。将制得的氮掺杂多孔碳材料与粘结剂和导电剂按质量比混合，涂覆在集流体上，真空干燥得到电极片；然后，将电极片同时用作正极和负极，组装成对称的软包超级电容器。本发明制备工艺简单，成本低，制备出的氮掺杂多孔碳材料具有比较高的比表面积和均一的孔径分布，用作超级电容器电极材料时具有较高的质量比电容，以及较好的循环稳定性和倍率性

能。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 109775710 A 2019.05.21

C N 109775710

A

1.一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征是包括如下步骤：

（1）将海藻酸钠、二水合柠檬酸钠和三聚氰胺按照2:1:1~3:1:1的摩尔比分别溶解于水中并混合，球磨3~5小时充分混合均匀并冷冻干燥得到物料A；

（2）物料A在惰性气体氛围下500~700℃煅烧1~3小时后，用盐酸和去离子洗涤得到物料B；

（3）物料B与KOH以1:1~3:1的质量比混合并在惰性气体氛围下700~900℃煅烧1~3小时活化得到氮掺杂多孔碳材料。

2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征是步骤（1）中所述球磨过程，物料与球磨珠质量比为1:10~1:20，球磨转速为400 rpm。

3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征是步骤（2）中的盐酸浓度为1 M。

4.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征是步骤（2）中所述惰性气体为氮气、氩气或两者的混合物，惰性气体气流量为60 mL min -1。

5.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征是步骤（2）中所述的煅烧过程，将物料A置于管式炉中，升温速率为2 ℃ min -1，升温至600 ℃保温2小时。

6.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征是步骤（3）中所述的煅烧过程，将物料B置于管式炉中，升温速率为2 ℃ min -1，升温至800℃保温2小时。

7.权利要求1所述的氮掺杂多孔碳材料在超级电容器中的应用，其特征是：将制得的氮掺杂多孔碳材料与粘结剂和导电剂按照7:1:1~9:1:1的质量比混合，均匀的涂覆在集流体上，真空干燥得到电极片；然后，将电极片作正极和负极，电解液为EMIMBF 4，隔膜为乙酸纤维素，组装成对称的软包超级电容器；

所述的粘结剂为聚四氟乙烯，所述的导电剂为导电石墨或导电炭黑中的一种；所述有机系超级电容器的集流体为镍箔，厚度0.03 mm。

8.根据权利要求7所述的氮掺杂多孔碳材料在超级电容器中的应用，其特征是所述的氮掺杂多孔碳材料、导电剂和粘结剂混合的比例为质量比8:1:1。

权　利　要　求　书1/1页2CN 109775710 A