一种镶嵌不同电活性物质的碳空心球、制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种内外镶嵌不同电活性物质的氮掺杂碳空心球的制备方法，包括步骤：（1）不同厚度氮掺杂碳空心球（N‑HCS）制备；（2）内壁负载锰盐的N‑HCS（Mn

【技术实现步骤摘要】
一种内外镶嵌不同电活性物质的氮掺杂碳空心球、制备方法与应用
本专利技术属于能源电化学材料领域，具体涉及到一种内外镶嵌不同电活性物质的氮掺杂碳空心球的制备与应用。
技术介绍
电化学电容器的特点是电容量高、电流大、充放电速度快及循环使用寿命长，是一类极具应用前景的新型电化学能源装置。但要使它的特点充分发挥出来，优良的电极材料是关键。人们发现，许多过渡金属氧化物都是优异的电化学电容器的电极材料，其中水合二氧化钌（RuO2·H2O）的比电容最高，可达到768F/g。但它的成本太高，且污染环境，因此严重限制了它的实际应用。其它过渡金属氧化物也具有较好的电容特性，如氧化锰、氧化镍、氧化钴等，其中二氧化锰（MnO2）的性质与二氧化钌类似，也是一种较理想的电容器材料，并且二氧化锰资源丰富，价格低廉。因此，人们对MnO2进行了广泛研究，制备了不同结构形貌的二氧化锰，如采用氧化法、化学沉积-烧灼法、低热固相反应法、溶胶-凝胶法、电化学沉积法等手段，制备了不同颗粒大小与形状的二氧化锰纳米粒子；通过对二氧化锰进行掺杂处理，可极大地提高二氧化锰的比电容。但总的说来，二氧化锰本身的性质就决定了它的电容特性并不是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内外镶嵌不同电活性物质的氮掺杂碳空心球的制备方法，其特征是包括以下步骤：（1）不同厚度氮掺杂碳空心球（N‑HCS）制备；（2）内壁负载锰盐的氮掺杂碳空心球（Mn2+/N‑HCS）的制备：将上述N‑HCS加入到温度为40oC、浓度为50 mmol·L‑1的锰盐溶液中，将所得混合物充分搅拌后过滤，得到的黑色颗粒在40oC下真空干燥；随后将干燥后的黑色颗粒与40oC的纯水混合，搅拌1min后迅速过滤，得到的固体在40oC的真空干燥，得到内壁负载锰盐的氮掺杂碳空心球（Mn2+/N‑HCS）；（3）内壁镶嵌二氧化锰的氮掺杂碳空心球（MnO2@N‑HCS）的制备：将上述Mn2+/N‑HCS加入到温...

【技术特征摘要】
1.一种内外镶嵌不同电活性物质的氮掺杂碳空心球的制备方法，其特征是包括以下步骤：（1）不同厚度氮掺杂碳空心球（N-HCS）制备；（2）内壁负载锰盐的氮掺杂碳空心球（Mn2+/N-HCS）的制备：将上述N-HCS加入到温度为40oC、浓度为50mmol·L-1的锰盐溶液中，将所得混合物充分搅拌后过滤，得到的黑色颗粒在40oC下真空干燥；随后将干燥后的黑色颗粒与40oC的纯水混合，搅拌1min后迅速过滤，得到的固体在40oC的真空干燥，得到内壁负载锰盐的氮掺杂碳空心球（Mn2+/N-HCS）；（3）内壁镶嵌二氧化锰的氮掺杂碳空心球（MnO2@N-HCS）的制备：将上述Mn2+/N-HCS加入到温度为80oC、浓度为40mmol·L-1的高锰酸钾溶液中，将所得混合物充分搅拌后过滤，得到的黑色固体用纯水洗后，40oC真空干燥；随后将干燥后的黑色固体在氮气气氛下以5oC·min-1的升温速度加热到200oC，并在此温度下保持1h；之后，继续以同样的升温速度加热到250oC，并在此温度下保持1h；接着冷却至室温，得到内壁镶嵌二氧化锰的氮掺杂碳空心球（MnO2@N-HCS）；（4）MnO2@N-HCS的表面修饰：将上述MnO2@N-HCS与浓度为10mmol·L-1的十六烷基苯磺酸钠溶液混合，在室温下充分搅拌，让十六烷基苯磺酸钠在MnO2@N-HCS的碳空心球外表面上充分吸附；之后过滤，所得黑色颗粒不用水洗，直接40oC真空干燥，得到表面修饰后的MnO2@N-HCS；（5）外表面镶嵌镍钴硫化物的氮掺杂碳空心球的制备：将30mg的Ni(NO3)2·6H2O、61mg的Co(NO3)2·6H2O和31mg的硫脲加入到...

【专利技术属性】
技术研发人员：易清风，陈瑶，杨孝昆，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43