The invention discloses a novel preparation method of nitrogen-doped carbon nano-sheet ultrathin material by high-temperature solid-state method and its application in the field of energy storage, which is characterized in that the material is doped into the interior of the carbon nano-sheet by nitrogen atoms to form a nitrogen atom-doped functional energy storage material. Using potassium oxalate and urea as basic materials, the primary products were prepared by mixing homogeneously with a ball mill under a certain temperature system. After washing and centrifuging with deionized water and anhydrous ethanol, the impurities were removed and collected by vacuum drying. Compared with other methods, this method is the first one, which has the advantages of simple operation and environmental protection, and is suitable for large-scale production of enterprises. Supercapacitors were fabricated by assembling them as electrode materials and using basic KOH as electrolyte, which exhibited excellent capacitive storage performance. This doping structure could promote the electrochemical performance of the materials under heavy pressure.
【技术实现步骤摘要】
一种具有良好储能性能的氮掺杂碳纳米片材料
本专利技术涉及一种氮掺杂碳纳米薄片材料及其制备方法和储能领域的应用,特别是涉及一种合理的温度制度制备氮掺杂碳纳米薄片的方法和在储能领域的应用。
技术介绍
近年来碳材料作为一种优异稳定的储能材料受到了人们的广泛关注。由碳材料制备成的电极材料已经在不同类型的储能器件中得到了应用,并且取得了良好的效果,但是一般的碳材料作为储能器件的电极材料,其提供的能量密度较小,不能满足人们对大容量储能器件的要求,因此通过对碳材料进行掺杂改性,可以提高碳材料的存储容量。所谓的氮掺杂就是通过化学方法,将氮原子引入到材料的晶格内部,一般是占据晶格空位或取代其他晶格原子形成固溶体,氮掺杂可以使材料的晶格发生变形产生缺陷,而缺陷处往往能量较高,可以提供更多的活性位点,增强材料的电化学性能;同时氮掺杂还可以改变材料本身的能带结构,减小价带能隙,提高材料的导电性,最终也有利于材料储能性能的提高。因此,氮掺杂的碳材料比一般的碳材料具有更高的应用价值。相比于其他复杂的氮掺杂方法,本实验采用的高温固相法,工艺过程简单、绿色环保,易于进行大规模工业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是,提供一种简单的高温固相法来制备氮掺杂的碳纳米薄片材料,并能显著提高碳材料的储能性能。所得材料物理化学性质及其稳定,且具有良好的存储容量的性能。实现本专利技术所采用的技术方案为:使用高温固相法制备新型氮掺杂碳纳米薄片材料,该方法使用的基体材料是碳纳米片材料,相比于价格高昂的石墨烯材料,在商业化生产中具有明显的价格优势,高温固相可以将氮原子成功掺杂到碳纳米薄片材料中,并且作为超 ...
【技术保护点】
1.一种高温固相法制备的新型氮掺杂碳纳米薄片的制备方法,包括如下步骤:(1)用天平称取一定量的草酸钾和一定量的尿素固体,置于100 ml的球磨罐中,在200 rpm转速下,混合球磨2 h;(2)用天平称取步骤(1)中的混合物2 g放置到瓷舟中,在氩气氛围下,5℃/min的升温速率下加热到550℃,随后保温4 h,接着在2℃/min的升温速率下,升温至900℃,继续保温2 h,最后自然冷却到室温,并用玛瑙研钵研磨收集;(3)用量筒量取120 ml的浓盐酸加入到110ml的去离子水中,配置成1mol/L的HCl溶液,随后将步骤(2)的粉末逐渐加入到HCl溶液中,并用玻璃棒不断搅拌,待粉体全部加入后,静置2 h;(4)用去离子水和无水乙醇多次离心洗涤上述溶液,并将收集到的产物放入到120℃的真空干燥箱中烘干24 h,最后研磨后收集,即为最终产物。
【技术特征摘要】
1.一种高温固相法制备的新型氮掺杂碳纳米薄片的制备方法,包括如下步骤:(1)用天平称取一定量的草酸钾和一定量的尿素固体,置于100ml的球磨罐中,在200rpm转速下,混合球磨2h;(2)用天平称取步骤(1)中的混合物2g放置到瓷舟中,在氩气氛围下,5℃/min的升温速率下加热到550℃,随后保温4h,接着在2℃/min的升温速率下,升温至900℃,继续保温2h,最后自然冷却到室温,并用玛瑙研钵研磨收集;(3)用量筒量取120ml的浓盐酸加入到110ml的去离子水中,配置成1mol/L的HCl溶液,随后将步骤(2)的粉末逐渐加入到HCl溶液中,并用玻璃棒不断搅拌,待粉体全部加入后,静置2h;(4)用去离子水和无水乙醇多次离心洗涤上述溶液...
【专利技术属性】
技术研发人员:张松利,梁智萍,
申请(专利权)人:镇江海利新材料科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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