吡啶酚醛树脂基氮掺杂碳电极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了吡啶酚醛树脂基氮掺杂碳电极材料的制备方法，其制备方法包括：A、3‑氟苯酚‑羟基吡啶‑甲醛树脂纳米球的水热合成，B、3‑氟苯酚‑羟基吡啶‑甲醛树脂的碳化，C、碳化后3‑氟苯酚‑羟基吡啶‑甲醛树脂的活化过程，本发明专利技术碳化脱氟反应使吡啶酚醛树脂基氮掺杂碳材料表现出良好的导电性，作为超级电容器电极材料使用时表现出高倍率性能；同时，较低的碳化温度和活化温度使吡啶酚醛树脂基氮掺杂碳材料保留了更多的含氮官能团作为赝电容活性位点，作为超级电容器电极材料使用时表现赝电容特性和高比容量。

Preparation of pyridine phenolic resin based nitrogen doped carbon electrode materials

【技术实现步骤摘要】
吡啶酚醛树脂基氮掺杂碳电极材料的制备方法
本专利技术涉及吡啶酚醛树脂基氮掺杂碳电极材料的制备方法，属于碳材料

技术介绍
超级电容器作为一种新型储能装置，因其功率密度高、充放电速度快、循环寿命长等优点，广泛应用于电动汽车、航空航天和国防科技等需要快速功率变换的领域。电极材料作为超级电容器的关键部件成为当前研究重点。由于良好的导电性、高化学稳定性、可调控的孔径和来源广泛等优势，碳材料成为最重要的超级电容器电极材料。目前，碳材料前驱体主要来源于天然原料和合成材料。与含有多种杂质的天然原料相比，合成材料具有更高的纯度，基于合成材料的碳材料具有更高的化学稳定性，表现出更长的使用寿命。在合成材料中，酚醛树脂表现出高成碳率，相应碳材料表现出低杂质含量、优良的结构稳定性和耐老化性能成为最具潜力的超级电容器电极材料之一。然而，具有高导电性的酚醛树脂基碳材料通常仅提供双电层电容，其比容量依然有待提升。通过氮原子掺杂为碳材料提供赝电容活性位点从而增加碳材料比容量成为改进碳材料电极性能的重要手段。以含氮酚醛树脂为前驱体将氮原子原位掺杂进碳材料结构中可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.吡啶酚醛树脂基氮掺杂碳电极材料的制备方法，其特征在于：将羟基吡啶、3-氟苯酚与六亚甲基四胺通过水热法制备得到吡啶酚醛树脂，随后对吡啶酚醛树脂进行热处理和活化过程得到吡啶酚醛树脂基氮掺杂碳材料。/n

【技术特征摘要】
1.吡啶酚醛树脂基氮掺杂碳电极材料的制备方法，其特征在于：将羟基吡啶、3-氟苯酚与六亚甲基四胺通过水热法制备得到吡啶酚醛树脂，随后对吡啶酚醛树脂进行热处理和活化过程得到吡啶酚醛树脂基氮掺杂碳材料。


2.根据权利要求1所述的吡啶酚醛树脂基氮掺杂碳电极材料的制备方法，其特征在于：具体制备方法如下：
A、将3-氟苯酚、羟基吡啶单体和六亚甲基四胺按一定比例加入80mL蒸馏水中完全溶解形成均匀溶液，将均匀溶液加入100mL反应釜中进行水热反应得到产物一，产物一用蒸馏水洗涤至pH=7，在一定条件下干燥得到吡啶酚醛树脂纳米球样品；
B、将步骤A中吡啶酚醛树脂纳米球样品放入管式炉中，在氮气气氛中从室温升温至500~800oC，热处理一段时间，自然冷却至室温后收集产物二；
C、将步骤B中产物二与氢氧化钾按照一定比例混合并研磨充分，放入管式炉中，在氮气气氛中从室温升温至一定温度进行活化反应，自然冷却至室温后收集产物三，将产物三用盐酸溶液和蒸馏水依次洗涤至pH=7，然后在一定条件下真空干燥得到吡啶酚醛树脂基氮掺杂碳材料。


3.根据权利要求2所述的吡啶酚醛树脂基氮掺杂碳电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A中3-氟苯酚、羟基吡啶单体与六亚甲基四胺的质量比为1:0.85:0.8~0.9，其中羟基吡啶单体为2-羟基吡啶、3-羟基吡啶或4-羟基吡啶，所述羟基吡啶单体的浓度为0.009~0.015mol/L，所述吡啶酚醛树脂纳米球粒径为350~750nm。


4.根据权利要求3所述的吡啶酚醛树脂基氮掺杂碳电极材料的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭万春，杨薇，王君妍，田克松，郑熠，赵甫，李雪爱，王海燕，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13