一种采用双模板制备高比容量纳米复合材料的方法技术

本发明专利技术属于储能材料技术领域，涉及一种采用双模板制备高比容量纳米复合材料的方法，用于超级电容器电极材料制备场合，解决复合物比电容低不利于材料应用的难题，即分别采用嵌段共聚物F127、氯化钠固体作为软模板与硬模板，结合甲阶酚醛树脂与聚丙烯酰胺的交联反应，制备交联聚丙烯酰胺/镍盐/氯化钠气凝胶，经煅烧处理与模板去除，实现碳材料原位氮掺杂、碳热还原、催化石墨化并形成高比容量三维多孔结构氮掺杂碳/镍/氧化镍纳米复合材料，其制备工艺简单，原理可靠，复合物作为超级电容器电极材料电化学性能优异，具有良好的经济效益和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种采用双模板制备高比容量纳米复合材料的方法
：本专利技术属于储能材料
，涉及一种采用双模板制备高比容量三维多孔结构氮掺杂碳/镍/氧化镍纳米复合材料(NPGC(resol)/Ni/NiO-NaCl)的方法，产物可用于超级电容器电极材料制备场合。
技术介绍
：超级电容器是一种新型储能器件，具有功率密度高、充放电快速、循环寿命长以及高效、清洁、安全等优点。电极材料对超级电容器等器件性能有重要影响，包括电极材料的比表面积、导电性与电化学活性。制备超级电容器电极材料的关键技术是调控材料组成与结构。在材料组成调控方面，制备氮掺杂碳/过渡金属/过渡金属氧化物纳米复合材料已成为该领域的重要发展趋势。其中，氮原子具有较高的电化学活性，吡咯型氮、吡啶型氮可赋予电极材料氧化-还原活性和赝电容特性，石墨化氮则有助于提高碳材料导电性；过渡金属可增强电极材料导电性；过渡金属氧化物赋予电极材料高赝电容特性与高比容量。Lin等采用介孔二氧化硅作模板、金属镍作催化剂，以甲烷、氨气为气源，通过化学气相沉积法制备氮掺杂薄层碳(Science,2015,350,1508)。化学气相沉积要求有专门的仪器设备，模板剂、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用双模板制备高比容量纳米复合材料的方法，其特征在于具体制备工艺步骤为：(1)配制聚丙烯酰胺/氯化钠水溶液：将聚丙烯酰胺溶于去离子水，配制75g质量百分比浓度为0.5‑3％的聚合物溶液；在其中加入氯化钠固体，溶液中氯化钠浓度为0.5‑2.0mol/L，搅拌均匀；(2)加入过渡金属盐：向上述溶液中加入镍盐，充分搅拌0.5h使其完全溶解，溶液中镍离子浓度为0.05‑0.20mol/L；(3)加入交联剂：向聚合物水溶液中加入2.5‑15g质量百分比浓度为6.84％的甲阶酚醛树脂‑非离子嵌段共聚物F127混合物的水溶液，并以此作交联剂，充分搅拌0.5h使其完全溶解，F127为调控复合材料介孔结...

【技术特征摘要】
1.一种采用双模板制备高比容量纳米复合材料的方法，其特征在于具体制备工艺步骤为：(1)配制聚丙烯酰胺/氯化钠水溶液：将聚丙烯酰胺溶于去离子水，配制75g质量百分比浓度为0.5-3％的聚合物溶液；在其中加入氯化钠固体，溶液中氯化钠浓度为0.5-2.0mol/L，搅拌均匀；(2)加入过渡金属盐：向上述溶液中加入镍盐，充分搅拌0.5h使其完全溶解，溶液中镍离子浓度为0.05-0.20mol/L；(3)加入交联剂：向聚合物水溶液中加入2.5-15g质量百分比浓度为6.84％的甲阶酚醛树脂-非离子嵌段共聚物F127混合物的水溶液，并以此作交联剂，充分搅拌0.5h使其完全溶解，F127为调控复合材料介孔结构的软模板；(4)加入pH调节剂：接着向溶液中滴加50-400μL盐酸(3mol/L)并搅拌均匀，调节溶液pH值在3.0-6.5范围；(5)制备交联聚丙烯酰胺/镍盐/氯化钠复合水凝胶：将上述溶液转移至聚四氟乙烯内衬的压力釜中，在100-150℃水热反应8-15h，得到交联聚丙烯酰胺/镍盐/氯化钠复合水凝胶，自然冷却至室温；(6)制备交联聚丙烯酰胺/镍盐/氯化钠复合气凝胶：对复合水凝胶进行液氮低温(-196℃)冷冻0.5h，在冷冻干燥机中干燥8-24h，得到交联聚丙烯酰胺/镍盐/氯化钠复合气凝胶，分散在气凝胶中的氯化钠固体即制备多孔碳复合材料的硬模板；(7)样品煅烧：将步骤(6)制得的气凝胶置于瓷舟中放入石英管式炉，调整氮气流量为150cm3/min，通气0.5h以排除管式炉中的空气，然后将氮气流量调为50cm3/min，以1℃/min的升温速率升温至...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵继宽，李尧，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37