一种氮掺杂碳颗粒/石墨化碳氮复合材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种氮掺杂碳颗粒/石墨化碳氮复合电极材料的制备方法，属于纳米复合材料制备领域；主要步骤是将石墨化的ZIF‑8多面体颗粒与尿素及葡萄糖混合，研磨后先置于550℃煅烧，再在惰性气体氛围中700‑900℃煅烧，使材料进一步碳化，最终经酸洗得到氮掺杂碳颗粒/石墨化碳氮复合材料；本发明专利技术制备的氮掺杂碳颗粒/石墨化碳氮复合材料由于介孔氮掺杂碳颗粒的加入有效抑制了石墨化碳氮片层的堆叠，具有高的比表面积和分级多孔结构；本制备方法工艺简单易行，重复性好，成本低，易于工业化生产，将该材料应用于超级电容器电极材料，其表现出较高的电化学储能活性。

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂碳颗粒/石墨化碳氮复合材料的制备方法及应用
本专利技术属于改性纳米碳材料制备领域，特别涉及一种氮掺杂碳颗粒/石墨化碳氮复合电极材料的制备方法。技术背景能源短缺和环境污染已成为人们重点关注的问题，只有加以妥善处理，才能维持人类的可持续性发展。在这种背景下，清洁能源应运而生。超级电容器作为一种介于传统电容器和可充电电池之间的新型能量储存设备，有着功率密度高、循环寿命长、对环境污染小的优点。然而，它的低能量密度（＜10Whkg-1）大大限制了它的应用。电极材料作为超级电容器的核心部件，在很大程度上决定了超级电容器的最终储能性能。二维（2D）碳纳米材料由于具有重量轻、稳定性高以及导电性好等优势，而在超级电容器电极材料的应用中表现出极大的潜能。然而，由于碳材料中仅存在双电层电容，不具有赝电容效应，因此和金属氧化物与导电聚合物相比，电容偏低。近年来，研究者尝试将氮等杂原子引入到二维碳材料骨架中，使其具有氧化还原活性，从而表现出赝电容效应。在各种制备氮掺杂碳片层的方法中，一种以小分子尿素和葡萄糖为原料制备石墨化碳氮（g-CN）纳米片的方法得到广泛关注。该方法操作简单，得到的g-CN产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮掺杂碳颗粒/石墨化碳氮复合材料，其特征在于，所述复合材料呈现出分级多孔结构，具有电化学储能性质与环境稳定性，能循环使用，适用于超级电容器的电极材料。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂碳颗粒/石墨化碳氮复合材料，其特征在于，所述复合材料呈现出分级多孔结构，具有电化学储能性质与环境稳定性，能循环使用，适用于超级电容器的电极材料。2.一种氮掺杂碳颗粒/石墨化碳氮复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）将硝酸锌溶于甲醇得硝酸锌的甲醇溶液，将2-甲基咪唑溶于甲醇得2-甲基咪唑的甲醇溶液，将两种溶液混合后搅拌，离心收集产物并用甲醇洗涤，干燥，得到ZIF-8晶体；（2）将步骤（1）制得的ZIF-8晶体置于管式炉中，在氮气气氛下，煅烧得含锌氮掺杂碳颗粒；（3）将步骤（2）制得的含锌氮掺杂碳颗粒与尿素和葡萄糖混合后进行研磨，研磨后放入坩埚中，置于马弗炉内煅烧，得到产物A；然后将产物A转移至管式炉内，在氮气气氛下，煅烧，得到产物B；（4）将步骤（3）制得的产物B进行洗涤，得到氮掺杂碳颗粒/石墨化碳氮纳米复合材料。3.根据权利要求2所述的一种氮掺杂碳颗粒/石墨化碳氮复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述硝酸锌甲醇溶液的浓度与体积为100mmolL-1和15mL；所述2-甲基咪唑甲醇溶液的浓度与体积为100mmolL-1和30mL。4.根据权利要求2所述的一种氮掺杂碳颗粒/石墨化碳氮复合材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐钟韵，徐超，陈泉润，沈小平，孔丽蓉，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32