高氮掺杂量介孔碳的制备方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明涉及一种高氮掺杂含量介孔碳的制备方法，更具体地说是涉及有机-有机复合物的制备过程，即高分子表面活性剂、含氮有机小分子、低分子量酚醛树脂的乙醇等溶液，按照一定的质量比混合后通过有机-有机协同作用形成有序的介孔高分子复合物，并在高温下碳化获得高氮含量掺杂介孔碳。这种高氮掺杂含量介孔碳具有很好的电化学性能，可用于电化学双电容器材料。
【背景技术】
[0002]双电层电容器，又称为超级电容器，是一种既稳定又环保的新型储能元件，具有充电时间短、使用寿命长、功率密度高、安全系数高、节能环保、低温特性好等优点。
[0003]介孔碳材料具有有序孔道、大孔径、高比表面积、大孔容及良好的化学稳定性，越来越引起人们的关注。传统的制备方法，如硬模板法，由于介孔氧化硅模板孔壁厚度难以调节，制约着其实际应用。
[0004]本发明旨在通过有机-有机协同作用形成有序的介孔高分子复合物，并在高温下碳化获得可用于双电容器材料的高氮含量掺杂介孔碳，这种方法制备的介孔碳具有很好的电化学性能。
【发明内容】
[0005]将一定质量比的高含氮量的有机小分子与酚醛树脂以及表面活性剂协同作用，形成介孔高分子复合物，进而在高温氮气气氛下碳化，获得高氮掺杂量的介孔碳材料。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
将高含氮量的有机小分子与酚醛树脂以及表面活性剂按照一定的质量比相互混合，形成介孔高分子复合物，进而在高温氮气气氛下碳化，获得高氮掺杂量的介孔碳材料。
[0007]本发明利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段分析了所制备的样品。
[0008]本发明的有益效果是:
本发明的一种高氮掺杂量的介孔碳材料，具有很高的氮掺杂量(13wt%)。在电流密度为0.2Agi时，比电容为262 F g'dM H2S04)。本方法适用于双电层电容器材料的制备，方法简单，易于大量生产。
【附图说明】
[0009]图1，不同焙烧温度下(a:600;b:750;C:800;d:950度)获得高氮含量介孔碳材料的氮气吸附-脱附图(A)以及孔径分布图(B )
图2高氮掺杂介孔碳不同扫描速率下的循环伏安性能图，在lmol.L ^2804溶液中。电流密度为0.2kgl时，比电容为262 F g'dM H2S04)
【具体实施方式】
[0010]以下通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
[0011]所述方法如无特别说明，均为常规方法。所述材料如无特别说明，均能从公开商业途径购买得到。
[0012]实施例1
将1克表面活性剂F127与0.2克三聚氰胺、3克低分子量的酚醛树脂和10克乙醇，混合后搅拌均匀，然后放于通风橱中让乙醇挥发完毕。将获得的化合物在100度下老化24小时后放到马弗炉中，在氮气气氛下600度碳化2小时后冷却到室温后取出，最终得到介孔氮掺杂碳。
[0013]实施例2
将1克表面活性剂F108与0.3克聚丙烯腈、7克低分子量的酚醛树脂和50克乙醇，混合后搅拌均匀，然后放于通风橱中让乙醇挥发完毕。将获得的化合物在100度下老化24小时后放到马弗炉中，在氮气气氛下750度碳化2小时后冷却到室温后取出，最终得到介孔氮掺杂碳。
[0014]实施例3
将1克表面活性剂P123与0.5克聚吡咯、10克低分子量的酚醛树脂和80克乙醇，混合后搅拌均匀，然后放于通风橱中让乙醇挥发完毕。将获得的化合物在100度下老化24小时后放到马弗炉中，在氮气气氛下800度碳化2小时后冷却到室温后取出，最终得到介孔氮掺杂碳。
[0015]实施例4
将1克表面活性剂F127与0.2克三聚氰胺、3克低分子量的酚醛树脂和10克乙醇，混合后搅拌均匀，然后放于通风橱中让乙醇挥发完毕。将获得的化合物在100度下老化24小时后放到马弗炉中，在氮气气氛下950度碳化2小时后冷却到室温后取出，最终得到介孔氮掺杂碳。
【主权项】
1.本发明涉及一种高氮掺杂介孔碳的制备方法，主要特征在于采用高含氮量的有机小分子与低分子量的酚醛树脂以及表面活性剂按照一定的质量比进行协同作用，形成介孔高分子，进而在高温氮气气氛下碳化，获得高氮掺杂的介孔碳材料。2.根据权利要求1所述的一种高氮掺杂介孔碳的制备方法，要特征在于表面活性剂:高氮含量有机小分子:低分子量的酚醛树脂:乙醇的质量比范围为1:0.2-0.5:3-10:10-20。3.根据权利要求1所述的一种高氮掺杂介孔碳的制备方法，要特征在于高含氮量的有机小分子为三聚氰胺、聚丙烯腈、聚吡咯。4.根据权利要求1所述的一种高氮掺杂介孔碳的制备方法，其主要特征在于表面活性剂为 F127 或 F108 或 P123。5.根据权利要求1所述的一种高氮掺杂介孔碳的制备方法，其主要特征在于焙烧温度在600-950度之间。
【专利摘要】本发明公开了一种高氮掺杂介孔碳的制备方法，即通过采用高含氮量的有机小分子与酚醛树脂以及表面活性剂协同作用，形成介孔高分子复合物，进而在高温氮气气氛下碳化，获得高氮掺杂量的介孔碳材料。这种氮掺杂介孔碳材料具有很高的氮含量（13wt%）。在电流密度为0.2Ag1时，比电容为262Fg1(1MH2SO4)，可以用做双电层电容器材料。
【IPC分类】C01B31/02
【公开号】CN105314619
【申请号】CN201410381127
【发明人】谷涛
【申请人】无锡华臻新能源科技有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年8月5日