一种用作超级电容器电极的氟氮双掺杂活性炭的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用作超级电容器电极的氟氮双掺杂活性炭的制备方法，将活性炭与KOH混合，之后将混合液加水并超声一段时间使其分散均匀，将混合液烘干；将所得产物放入管式炉中在氩气氛围下以一定温度保温一段时间；之后将得到的产物用洗涤至中性后烘干；将烘干得到的产物与含氟试剂混合；将得到的混合物，先在氩气氛围下以一定温度保温，之后在相同温度下通入氨气，之后保温通入氩气降残余氨气排净。将产物洗至中性后烘干，即得最终产物。制备得到的氟氮双掺杂活性炭材料具有大孔，介孔，微孔并存的多层次孔结构和良好的电解液浸润性，组装成半电池测试，在100mA/g的电流下比电容为220F/g。

A preparation method of fluorine nitrogen double doped activated carbon used as supercapacitor electrode

【技术实现步骤摘要】
一种用作超级电容器电极的氟氮双掺杂活性炭的制备方法
本专利技术属于碳复合材料
，具体涉及一种用作超级电容器电极的氟氮双掺杂活性炭的制备方法。
技术介绍
活性炭是一种黑色多孔的固体炭质。主要成分为碳，并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。因而广泛的被用作超级电容器的电极。但目前广泛应用的活性炭材料会因为孔结构的分布集中问题和与电解液的浸润性问题而导致比容量不高。上述现有技术存在以下缺点；1、制备得到的活性炭比表面积小，且孔径中小孔比例较高。2、制备的活性炭很难被有机电解液浸润。3、制备得到的活性炭含杂质元素如氧等过多。
技术实现思路
针对目前常用的活性炭电极比容量较低的问题，我们提出了一种具备高比容量的氟氮双掺杂活性炭的制备方法,该方法通过氟氮元素的引入来改善材料与电解液的浸润性问题并使材料的孔结构分布更为均匀，配合赝电容的作用使得制备得到的氟氮双掺杂活性炭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用作超级电容器电极的氟氮双掺杂活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，将活性炭与KOH按照质量比为1:5～12的比例混合均匀，向混合物中加入水，所述水的质量为所述活性炭质量的450～500倍，混合均匀后得到混合液；/n步骤2，将步骤1得到的混合液烘干，得到预处理后活性炭；/n步骤3，将步骤2得到的预处理后活性炭在惰性气体保护下，于600～850℃温度处理45～90min，处理完成后降温至室温；/n步骤4，将步骤3完成后得到的产物采用水洗涤直至中性，洗涤后烘干；/n步骤5，将步骤4完成得到的产物与低熔点氟化碱金属盐按照摩尔比1:5～10混合得到氟化混合物，向所述氟化混合物...

【技术特征摘要】
1.一种用作超级电容器电极的氟氮双掺杂活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将活性炭与KOH按照质量比为1:5～12的比例混合均匀，向混合物中加入水，所述水的质量为所述活性炭质量的450～500倍，混合均匀后得到混合液；
步骤2，将步骤1得到的混合液烘干，得到预处理后活性炭；
步骤3，将步骤2得到的预处理后活性炭在惰性气体保护下，于600～850℃温度处理45～90min，处理完成后降温至室温；
步骤4，将步骤3完成后得到的产物采用水洗涤直至中性，洗涤后烘干；
步骤5，将步骤4完成得到的产物与低熔点氟化碱金属盐按照摩尔比1:5～10混合得到氟化混合物，向所述氟化混合物中加入水，所述氟化混合物与水质量比为1:350～400，混合均匀，得到氟化混合液，将所述氟化混合液烘干，得到氟化活性炭；
步骤6，将步骤5得到的氟化活性炭在惰性气体保护下，于250～300℃温度处理20～30min，之后将惰性气体切换为氨气，每分钟通入所述氟化活性炭质量的2～3倍的氨气，保持温度及氨气通入20～30min，之后将氨气切换为惰性气体，保持温度及惰性气体通入20～30min，降温，得到氟氮双掺杂活性炭。


2.根据权利要求1所述的一种用作超级电容器电极的氟氮双掺杂活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤1，将活性炭与10mol/LKOH溶液按照活性炭与所述KOH溶液当中KOH的质量比为1:5～12混合，之后加入水得到混合液，所述混合液中活性炭与水的质量比为1:450～500，将所述混合液超声处理15～30min使其分散均匀。


3.根据权利要求1所述的一种用作超级电容器电极的氟氮双掺杂活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤2和4中的烘干过程皆为：将待烘干物料置入真空干燥箱中烘干，真空度-0.3～-0.25MPa，温度为90～110℃，烘干时间2～3小时。


4.根据权利要求1所述的一种用作超级电容器电极的氟氮双掺杂活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤3，将步骤2得到的预处理后活性炭在氩气氛围下，升温至600～850℃，升温速率5～10℃/min，保温处理45～90min，处理完成后降温至室温。


5.根据权利要求1所述的一种用作超级电容器电极的氟氮双掺杂活性炭的制备方法，其特征在于，步骤5，将步骤4完成得到的产物与低熔点氟化碱金属盐按照摩尔比1:5～10混合得到氟化混合物，向所述氟化混合物中加入水，所述氟化混合物与水质量比为1:350～400，超声处理15～20min分散均匀后，得到氟化混合液，将所述氟化混合液放入真空干燥箱中烘干，真空度-0.3～-0.25MPa，温度为90～110℃，烘干时间2～3小时，得到氟化活性炭。


6.根据权利要求1所述的一种用作超级电容器...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯奕钰，陈昱霖，李瑀，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12