一种氮掺杂多孔炭、制备方法及其作为超级电容器电极材料的应用技术

本发明专利技术公开了一种氮掺杂多孔炭、制备方法及其作为超级电容器电极的应用，属于能源材料及应用技术领域。本发明专利技术以天然废弃产物花生壳为原料，经球磨、筛分、高温活化和洗涤后制得氮掺杂多孔炭。该法制得的氮掺杂多孔炭具有微孔和中孔的分级孔隙，孔径主要分布在2～5纳米，比表面积为1000～1200平方米/克，含氮质量比为8～10％，质量比电容为290～310法拉第/克，制得的氮掺杂多孔炭基超级电容器的质量能量密度为40～43瓦时/千克，且具有优异的循环稳定性，因此可以较好的应用于超级电容器电极领域。

Nitrogen doped porous carbon, preparation method and application thereof as electrode material of super capacitor

The invention discloses a nitrogen doped porous carbon, a preparation method and an application thereof as a supercapacitor electrode, belonging to the field of energy materials and applied technology. The invention takes the natural waste product peanut shell as raw material, and obtains the nitrogen doped porous carbon by ball milling, sieving, high temperature activation and washing. The classification of pore nitrogen doped porous carbon prepared with microporous and mesoporous pore, mainly distributed in 2 ~ 5 nm, the specific surface area was 1000 ~ 1200 m2 / g, the nitrogen mass ratio of 8 to 10%, the quality of specific capacitance is 290 to 310 Faraday / g, the quality of the energy density of nitrogen doped porous the prepared carbon based super capacitor is 40 ~ 43 WH / kg, and has excellent cycle stability, so it can be better applied to the super capacitor electrode.

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂多孔炭、制备方法及其作为超级电容器电极材料的应用
本专利技术属于能源材料及应用
，具体涉及一种氮掺杂多孔炭、制备方法及其作为超级电容器电极的应用。
技术介绍
多孔炭因具有特殊的多孔结构、高比表面积、化学结构稳定、良好的电容性能以及低廉的价格等特点而常被用作超级电容器电极材料，但是其导电率低、能量密度低等因素严重限制了其实际商业化应用。近年来，氮掺杂的多孔炭因具有较传统多孔炭更加优异的电化学性能而引起了广泛关注。制备多孔炭的原料和方法是多样的，例如申请号为201510004277.6的专利公开了一种多孔炭的制备方法，采用聚羧酸和二元胺为原料经聚合、热处理后制得多孔炭，其原料的价格较为高昂，不适宜规模化生产，并且制得的多孔炭的比表面积为300～450平方米/克，比电容为189法拉第/克，其电化学性能也并非出众。例如申请号为201310301022.7的专利公开一种氮掺杂多孔炭材料、制备方法及其用途，以聚丙烯醇二氨基醚等含氮的高分子为模板和氮源，葡萄糖等生物质作为碳源，经水热碳化处理得到氮掺杂多孔炭，其比表面积为200～1000平方米/克，并非优选廉价易得的原料，因此不适宜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮掺杂多孔炭，其特征在于，其是以花生壳为多孔炭原料，三聚氰胺为氮源经碳化、活化和纯化后得到的，该氮掺杂多孔炭材料具有微孔、介孔的分级孔隙结构，孔径主要分布在2～5纳米，比表面积为1000～1200平方米/克，其中氮元素主要以吡啶氮、吡咯氮、石墨化氮和氮氧键的形式存在于氮掺杂多孔炭中，含氮质量比为8～10％。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂多孔炭，其特征在于，其是以花生壳为多孔炭原料，三聚氰胺为氮源经碳化、活化和纯化后得到的，该氮掺杂多孔炭材料具有微孔、介孔的分级孔隙结构，孔径主要分布在2～5纳米，比表面积为1000～1200平方米/克，其中氮元素主要以吡啶氮、吡咯氮、石墨化氮和氮氧键的形式存在于氮掺杂多孔炭中，含氮质量比为8～10％。2.权利要求1所述一种氮掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)取花生壳于去离子水中清洗，晾干，预粉碎；然后，以去离子水为分散剂，将预粉碎的花生壳进一步球磨处理；(2)球磨后的料浆经筛滤，滤液经离心得沉淀物，并用无水乙醇和去离子水洗涤，烘干后得预处理的花生壳粉末；(3)称取花生壳粉末和三聚氰胺充分研磨均匀后再向体系中加入氢氧化钾和去离子水，继续研磨至均匀，转移至干燥箱中烘干；(4)在惰性气氛中，将烘干的混合物先于300～500摄氏度保温1～2小时，再升温至700～900摄氏度保温1～2小时；(5)待冷却至室温后，取出样品，交替使用去离子水和稀盐酸洗涤，再经无水乙醇洗涤，烘干后即得黑色的氮掺杂多孔炭材料。3.如权利要求2所述一种氮掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于，步骤(1)采用行星式球磨机将预粉碎的花生壳进一步球磨处理，转速为400～500转...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕红，张翔，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34