The invention relates to a preparation method of a nitrogen doped porous carbon, the specific steps are as follows: first, the preparation of manganese dioxide precursor configuration contains a certain proportion of aniline and pyrrole monomer in the mixed solution, manganese dioxide powder dispersed in the solution, the dispersion of the coolant temperature to 10 DEG C, and adding acid solution to the dispersion low temperature liquid, after a certain time of reaction separation of the product, and finally under protective atmosphere high temperature carbonization, the nitrogen doped hollow porous carbon materials. The present invention has simple synthesis process, the synthesis process of safety green pollution-free, Recyclable by-product utilization, suitable for industrial production, the nitrogen doped porous carbon with excellent performance, high specific surface area, which can be widely used in the super capacitor energy storage, catalysis and adsorption etc..
【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂中空多孔碳材料的制备方法
本专利技术属于多孔材料制备领域,具体涉及一种氮掺杂中空多孔碳材料的制备方法。
技术介绍
最近几年,多孔碳材料因为具有诸如高的导电性,大的比表面积,低廉的价格等优点,吸引了越来越多的研究者的注意力,得到了越来越广泛的研究,被广泛用作超级电容器的电极材料、锂离子电池的负极材料、气体吸附材料和催化剂载体材料等,而具有中空结构的氮掺杂多孔碳材料,因为具有大孔(>50nm)、介孔(2-50nm)、微孔(<2nm)的完备的孔体系,可以胜任不同应用领域下的需要,同时氮掺杂后氮原子的存在可以显著提高材料的电化学性能与亲水性,因此具有广阔的市场前景。作为可以工业化推广使用的中空氮掺杂多孔碳材料,首先要保证所制备的多孔碳材料具有合适的孔径分布与较高的比表面积,其次要价格低廉,合成过程无污染,对环境友好,最好能做到合成副产物可以循环回收利用。目前商业化应用的一些多孔碳材料,因为本身不合理的孔径分布和繁复冗长且对环境不友好的合成过程,还没有达到上述要求。例如超级电容器电极材料,对于超级电容器而言,现有的电极材料,如中国专利201610272051.9,需要特殊的反应原料如尚未实现工业化量产的氧化石墨烯和离子液体,并且需要活化才能使用,其他的一些专利,如中国专利201410705947.2,也需要通过碱性物质高温下活化材料才能得到多孔结构,但是碱性物质的高温刻蚀会损坏反应容器,并且合成过程也会对环境造成影响。几乎没有本领域的中国专利涉及合成产物副产品的循环回收利用。因此,寻找一种兼具合适的孔径分布和较高的比表面积并且和成过程无污染、合 ...
【技术保护点】
一种氮掺杂中空多孔碳材料的制备方法,其特征在于步骤如下:步骤1:将二氧化锰前驱体粉末分散于苯胺和吡咯单体的混合溶液中,得到分散液;所述苯胺与吡咯单体的摩尔比为0.5:1‑2:1;所述二氧化锰与苯胺和吡咯单体的摩尔比例为0.01:1‑2000:1;步骤2:将分散液冷却至10℃以下,再加入酸溶液,在0‑10℃的低温下,反应1‑24小时后分离所得产物;所述加入的酸溶液使得溶液中氢离子与二氧化锰的摩尔比为0.5:100‑4:100;步骤3:在保护性气氛下高温碳化,得到氮掺杂中空多孔碳材料;所述高温碳化工艺中升温速率为0.1‑20℃/min,温度为600‑1200℃,碳化时间为2‑20小时;所述保护性气氛为氮气、氩气或氦气。
【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂中空多孔碳材料的制备方法,其特征在于步骤如下:步骤1:将二氧化锰前驱体粉末分散于苯胺和吡咯单体的混合溶液中,得到分散液;所述苯胺与吡咯单体的摩尔比为0.5:1-2:1;所述二氧化锰与苯胺和吡咯单体的摩尔比例为0.01:1-2000:1;步骤2:将分散液冷却至10℃以下,再加入酸溶液,在0-10℃的低温下,反应1-24小时后分离所得产物;所述加入的酸溶液使得溶液中氢离子与二氧化锰的摩尔比为0.5:100-4:100;步骤3:在保护性气氛下高温碳化,得到氮掺杂中空多孔碳材料;所述高温碳化工艺中升温速率为0.1-20℃/min,温度为600-1200℃,碳化时间为2-20小时;所述保护性气氛为氮气、氩气或氦气。2.根据权利要求1所述氮掺杂中空多孔碳材料的制备方法,其特征在于:所述二氧化锰前驱体结...
【专利技术属性】
技术研发人员:王建淦,刘红震,张智勇,周蕊,谢科予,魏秉庆,
申请(专利权)人:西北工业大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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