一种氮、磷掺杂多孔中空碳纳米纤维的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及超级电容器技术领域，且公开了一种氮、磷掺杂多孔中空碳纳米纤维，具有独特的中空和多孔结构，孔隙结构丰富、比表面积更大，具有丰富的电化学活性位点和优异双层电容效应，同时氮掺杂主要以石墨氮、吡咯型、吡啶氮的活性结构存在，有利于调节碳纤维的电子排布和电化学性质，通过导电性能，而吡咯型、吡啶氮可以提供丰富的赝电容效应，提高多孔中空碳纳米纤维的实际比电容，磷掺杂产生的含磷基团有利于增强碳纳米纤维的亲水性，促进与电解液的接触和润湿性，使电化学活性位点暴露更充分，使氮、磷掺杂多孔中空碳纳米纤维具有更高的实际比电容和循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种氮、磷掺杂多孔中空碳纳米纤维的制备方法及应用
本专利技术涉及超级电容器
，具体为一种氮、磷掺杂多孔中空碳纳米纤维的制备方法及应用。
技术介绍
能源危机和环境污染以及当前社会所面临的严峻问题，目前各国都在大力发展新型高效的储能装置，如锂离子电池、金属空气电池，超级电容器是一种介于传统电容器和二次电池之间的储能装置，是通过电极与电解质之间形成的界面双层的方式来存储能量，具有功率密度高、循环寿命长、绿色环保等优点，根据电极材料的储能机理，可以分为双电层电容器和法拉第准电容器，因此开发和研究比电容高、循环性能稳定的超级电容器电极材料成为研究热点和难点。目前的超级电容器电极材料主要分为三种：金属氧化物、氢氧化物等电极材料，如二氧化锰、四氧化三钴、氢氧化镍等；导电聚合物电极材料，如聚吡咯、聚苯胺等；碳材料类电极材料，如活性炭、石墨烯、碳气凝胶等，其中碳纳米纤维具有成本低廉、来源广泛、比表面积大、循环寿命长等优点，在超级电容器电极材料中具有广泛的研究和应用，但是碳纳米纤维不具有赝电容效应，只能通过双电层电容储能，因此实际电容量较低，电化学性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮、磷掺杂多孔中空碳纳米纤维，其特征在于：所述氮、磷掺杂多孔中空碳纳米纤维的制备方法包括以下步骤：/n(1)向二氯甲烷溶剂中加入在-15至-5℃下加1-氧代-4-羟甲基-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷、甲基丙烯酰氯和促进剂三乙胺，低温反应，制备得到含磷甲基丙烯酸衍生物；/n(2)在氮气氛围中，向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入含磷甲基丙烯酸衍生物、丙烯腈和引发剂偶氮二异丁腈，加热至60-70℃，反应5-10h，制备得到含磷聚丙烯腈；/n(3)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入含磷聚丙烯腈，形成壳层纺丝液，以聚甲基丙烯酸甲酯的N,N-二甲基甲酰胺溶液作为核芯纺丝液，通过同...

【技术特征摘要】
1.一种氮、磷掺杂多孔中空碳纳米纤维，其特征在于：所述氮、磷掺杂多孔中空碳纳米纤维的制备方法包括以下步骤：
(1)向二氯甲烷溶剂中加入在-15至-5℃下加1-氧代-4-羟甲基-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷、甲基丙烯酰氯和促进剂三乙胺，低温反应，制备得到含磷甲基丙烯酸衍生物；
(2)在氮气氛围中，向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入含磷甲基丙烯酸衍生物、丙烯腈和引发剂偶氮二异丁腈，加热至60-70℃，反应5-10h，制备得到含磷聚丙烯腈；
(3)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入含磷聚丙烯腈，形成壳层纺丝液，以聚甲基丙烯酸甲酯的N,N-二甲基甲酰胺溶液作为核芯纺丝液，通过同轴静电纺丝机，进行静电纺丝过程，壳层纺丝液流速为0.04-0.08mL/min，核芯纺丝液流速为0.1-0.2mL/min，制备得到壳核结构的含磷纳米纤维前驱体；
(4)将含磷纳米纤维前驱体置于气氛炉中进行预氧化和煅烧处理，制备得到氮、磷掺杂中空碳纳米纤维；
(5)将氮、磷掺杂中空碳纳米纤维和氢氧化钾研磨均匀，置于气氛炉中，氮气氛围下，在700-800℃中进行活化致孔，制备得到氮、磷掺杂多孔中空碳纳米纤维，应用于超级电容器电极材料中。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：单百灵，
申请(专利权)人：单百灵，
类型：发明
国别省市：辽宁;21