0029]实施例2
[0030]将2.1lg Zn (NO3)2.6H20、0.23g Co (NO3)2.6H20 和 0.6g2_ 甲基咪唑溶于 180ml
N，N-二甲基甲酰胺，然后将混合溶液置于水热釜中，在140°C下水热处理24h。水热产物用N, N- 二甲基甲酰胺溶液洗涤3次以上，然后将产物置于烘箱中在60°C下进行干燥。将干燥后的产物在氮气气氛中800°C下碳化3h。碳化产物用氢氧化钾溶液处理后，用去离子水洗涤至中性。再将得到的样品用盐酸溶液进行处理，用去离子水清洗。将清洗后的样品用烘箱在60°C下干燥24h，得到分级多孔碳。
[0031]物理吸附结果显示该碳材料在1.2nm和1.8nm处有集中的孔径分布，结果如图3所示。将上述碳材料按活性物质:导电剂:粘结剂=85:10:5的比例进行混合后制成电极片，然后用循环伏安法对其在6M KOH水溶液中的电化学性能进行测试，结果如图4所示。采用本发明所提供方法制备的多孔碳电极材料在100mV/S扫速下的比电容达到176F/g。
[0032]实施例3
[0033]将1.87g Zn (NO3) 2.6H20、0.47g Co (NO3) 2.6H20 和 0.6g2_ 甲基咪唑溶于 180ml
N，N-二甲基甲酰胺，然后将混合溶液置于水热釜中，在140°C下水热处理24h。水热产物用N, N- 二甲基甲酰胺溶液洗涤3次以上，然后将产物置于烘箱中在60°C下进行干燥。将干燥后的产物在氮气气氛中800°C下碳化3h。碳化产物用氢氧化钾溶液处理后，用去离子水洗涤至中性。再将得到的样品用盐酸溶液进行处理，用去离子水清洗。将清洗后的样品用烘箱在60°C下干燥24h，得到分级多孔碳。
[0034]物理吸附结果显示该碳材料在1.2nm和5.0nm处有集中的孔径分布，结果如图5所示。将上述碳材料按活性物质:导电剂:粘结剂=85:10:5的比例进行混合后制成电极片，然后用循环伏安法对其在6M KOH水溶液中的电化学性能进行测试，如图6所示。采用本发明所提供方法制备的多孔碳电极材料在100mV/S扫速下的比电容达到132F/g。
[0035]实施例4
[0036]将0.9116g 氯化锌、0.5g Co (NO3) 2.6H20 和 0.564g2_ 甲基咪唑溶于 191.5ml
N，N-二甲基甲酰胺，然后将混合溶液置于水热釜中，在140°C下水热处理24h。水热产物用N, N- 二甲基甲酰胺溶液洗涤3次以上，然后将产物置于烘箱中在60°C下进行干燥。将干燥后的产物在氮气气氛中500°C下碳化3h。碳化产物用氢氧化钾溶液处理后，用去离子水洗涤至中性。再将得到的样品用盐酸溶液进行处理，用去离子水清洗。将清洗后的样品用烘箱在60°C下干燥24h，得到分级多孔碳。
[0037]实施例5
[0038]将1.227g 乙酸锌、0.5g Co (NO3) 2.6H20 和 0.64g2_ 甲基咪唑溶于 200ml N, N-二甲基甲酰胺，然后将混合溶液置于水热釜中，在140°C下水热处理24h。水热产物用N，N-二甲基甲酰胺溶液洗涤3次以上，然后将产物置于烘箱中在60°C下进行干燥。将干燥后的产物在氮气气氛中100(TC下碳化3h。碳化产物用氢氧化钾溶液处理后，用去离子水洗涤至中性。再将得到的样品用盐酸溶液进行处理，用去离子水清洗。将清洗后的样品用烘箱在60°C下干燥24h，得到分级多孔碳。
[0039]实施例6
[0040]将2.5g乙酸锌、0.5824g乙酸钴和1.22g2~甲基咪唑溶于360mlN, N- 二甲基甲酰胺，然后将混合溶液置于水热釜中，在140°C下水热处理24h。水热产物用N，N-二甲基甲酰胺溶液洗涤3次以上，然后将产物置于烘箱中在60°C下进行干燥。将干燥后的产物在氮气气氛中1200°C下碳化3h。碳化产物用氢氧化钾溶液处理后，用去离子水洗涤至中性。再将得到的样品用盐酸溶液进行处理，用去离子水清洗。将清洗后的样品用烘箱在60°C下干燥24h，得到分级多孔碳。
【主权项】
1.一种用于超级电容器的分级多孔碳电极材料，其特征在于:在制备含锌沸石咪唑化合物ZIF-8的过程中，加入钴离子以形成双金属离子沸石咪唑化合物，然后将上述沸石咪唑化合物进行高温碳化处理，得到分级多孔碳。2.权利要求1所述用于超级电容器的分级多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)分别将2-甲基咪唑、锌盐和钴盐溶解于有机溶剂，然后将三种溶液进行混合，并将混合溶液进行水热处理； (2)将以上水热处理的混合物用溶剂离心洗涤除去其中未反应的2-甲基咪唑和金属盐，然后将得到的混合物在烘箱中进行干燥； (3)将步骤(2)得到的混合物在惰性气氛下进行碳化，得到分级多孔碳初产物； (4)将步骤(3)得到的分级多孔碳初产物用酸溶液进行洗涤，然后水洗至中性，干燥后得到分级多孔碳电极材料。3.按照权利要求2所述用于超级电容器的分级多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于:在步骤(I)和(2)中，所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或甲醇。4.按照权利要求2所述用于超级电容器的分级多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于:在步骤(I)中，所述的锌盐为硝酸锌、氯化锌、乙酸锌中的一种或多种，钴盐为硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、乙酸钴中的一种或多种。5.按照权利要求2所述用于超级电容器的分级多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于:在步骤(I)中锌盐与2-甲基咪唑的摩尔比为10:1-1:10，锌盐与钴盐的摩尔比为100:1-1:100。6.按照权利要求2所述用于超级电容器的分级多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于:在步骤(3)中，碳化温度为500-1200°C。7.按照权利要求2所述用于超级电容器的分级多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于:在步骤(4)中，所用的酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或多种。8.照权利要求2所述用于超级电容器的分级多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于:在步骤(I)中，水热处理的温度为50-200°C。
【专利摘要】本发明涉及一种适合于做超级电容器电极材料的分级多孔碳及其制备方法。该分级多孔碳制备方法的特征为：首先制备含锌和钴的沸石咪唑化合物，然后将其在高温下进行碳化处理，得到分级多孔碳。在该多孔碳中存在大量的中孔和微孔，且孔径分级分布。这种结构的形成有利于电解质离子在多孔碳材料中的传输和双电层的形成。以此分级多孔碳做电极活性物质的超级电容器表现出优异的倍率性能。将钴和锌摩尔比为1:9的沸石咪唑化合物在800℃条件下进行碳化得到的分级多孔碳材料在100mV/s扫速下的比电容达到176F/g。
【IPC分类】H01G11/86, C01B31/02, H01G11/24
【公开号】CN104916447
【申请号】CN201410091451
【发明人】阎景旺, 姜靓, 高兆辉, 李然, 衣宝廉
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2014年3月12日