一种SnO制造技术

本发明专利技术涉及超级电容器技术领域，且公开了一种SnO

【技术实现步骤摘要】
一种SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料
本专利技术涉及超级电容器
，具体为一种SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料。
技术介绍
超级电容器是一种新型储能装置，具有充电耗时少、功率密度高、使用寿命长等优势，广泛应用于便携仪器、通讯设备、混合动力汽车等领域，而超级电容器的电容量和能量密度又与电极材料密切相关。多孔碳材料具有比表面积大、孔隙结构丰富、比功率高、使用寿命长、化学稳定性好、成本低廉等优点，但是其能量密度较低、导电性能有待提高，贵金属氧化物RuO2等虽然具有理想的赝电容行为和较强的可逆性，但是贵金属的产量较低，且成本太高，限制了其商业化应用。SnO2是一种环境友好型的半导体材料，具有相对较高的比容量、较好的功率密度等优点，但是SnO2纳米粒子自身的极性很强、细微化，使得在非极性介质中分散性差，在极性介质中容易团聚，阻碍了电解质离子的嵌入和脱出，电化学利用率低，限制了在超级电容器方面的应用，因此，我们采用SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的方式来解决上述问题。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料，解决了SnO2分散性差、容易团聚的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料，所述SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料制备方法如下：(1)向反应瓶中加入去离子水、四氯化锡，调节溶液的pH为3-5，超声分散均匀，将所得混合液置于反应釜内放入水热装置中，在210-230℃下水热反应11-13h，冷却，洗涤、离心并干燥，得到SnO2纳米花；(2)向反应瓶中加入乙醚、氢氧化钾、双氰胺、苯甲腈，进行反应，减压蒸馏并重结晶，得到苯代三聚氰胺；(3)向反应瓶中加入去离子水、苯代三聚氰胺、甲醛、苯酚、SnO2纳米花，加入磷酸，调节pH为中性，再加入催化剂对甲苯磺酸，在90-100℃下反应12-36h，加入氢氧化钠，调节pH为中性，再将混合液倒入甲醇中，等其完全沉淀后，过滤、洗涤并干燥，得到SnO2纳米花修饰三聚氰胺酚醛树脂磷酸盐；(4)向研钵中加入SnO2纳米花修饰三聚氰胺酚醛树脂磷酸盐、氢氧化钾，研磨均匀后置于坩埚内放入气氛管式炉中，进行碳化过程，洗涤并干燥，得到SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料。优选的，所述步骤(1)中水热装置包括主体，主体的底部活动连接有底座，底座的顶部活动连接有电机，电机的右侧活动连接有主动轮，主体的顶部活动连接有翻盖，翻盖的底部活动连接有滚轴，滚轴的左侧活动连接有齿轮，主体的顶部固定连接有内腔，内腔的底部活动连接有反应釜。优选的，所述步骤(3)中苯代三聚氰胺、甲醛、苯酚、SnO2纳米花、磷酸、对甲苯磺酸的质量比为30-36:15-25:100:60-70:3-12:1-2。优选的，所述步骤(4)中SnO2纳米花修饰三聚氰胺酚醛树脂磷酸盐、氢氧化钾的质量比为100:20-30。优选的，所述步骤(4)中碳化过程为在氮气氛围中以2-4℃/min的速率升温至580-650℃，碳化30-60min。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料，Sn4+与Cl-发生络合反应生成前驱体[Sn(Cl)6]2-，再水解生成SnO2晶核，由于[Sn(Cl)6]2-相互桥联，新生成的SnO2晶核表面能高，容易聚集生长，SnO2颗粒呈现出纳米花的生长过程，得到SnO2纳米花，具有超高的比表面积，有利于暴露更多的电催化活性位点。该一种SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料，苯代三聚氰胺先与甲醛生成中间产物，再加入苯酚、磷酸，在催化剂对甲苯磺酸的作用下生成三聚氰胺酚醛树脂磷酸盐，将SnO2纳米花均匀包覆，再与氢氧化钾混合后进行热处理，氢氧化钾与其反应生成碳酸钾、氧化钾并释放出氢气，随着温度的升高，碳酸钾、氧化钾被碳还原，以金属钾的形式析出，并不断渗入碳材料的内部开辟新的微孔，同时部分碳酸钾分解生成氧化钾并释放出CO2，打通碳材料内部的微孔通道，得到多孔碳材料，极大地增加了比表面积，同时在高温热处理的过程中，N、P均匀的掺杂入多孔碳材料，改变了多孔碳材料表面与离子的电化学反应过程，表面官能团成为与离子吸附于反应的结合位点，从而增强了多孔碳材料的导电性，同时，N、P的掺杂提供了更多的催化活性位点，而多孔碳材料具有丰富的孔隙结构，增大了与电解液的接触面积，减小了离子传输的阻力，缩短了离子传输的距离，提高了多孔碳材料的电容值，磷酸可以对多孔碳材料的表面进行刻蚀，起到造孔的作用，使得外表面出现大量的孔隙结构和褶皱现象，进一步提高了比表面积，同时大量的孔隙结构相互贯通，有利于离子的扩散与存储，从而提升电化学性能。该一种SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料，SnO2纳米花均匀修饰到多孔碳材料上，且SnO2纳米花具有超高的比表面积，促进了电解质离子的快速传递，提高了多孔碳材料的电容性，SnO2纳米花为H+的嵌入和脱出提供了更大的比表面积，提高了多孔碳材料的赝电容，使得SnO2纳米花与多孔碳材料之间存在很好的双电层电容与赝电容的正向协同作用，增加了比电容，同时具有良好的电容保持率、优异的能量存储和释放性能，同时更大的比表面积使得电解质离子的嵌入和脱出更加容易，还能储存更多的电解质溶液，使得SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料具有更加优异的比电容、循环稳定性等电化学性能。附图说明图1是水热装置结构示意图；图2是水热装置侧面结构示意图。1、主体；2、底座；3、电机；4、主动轮；5、翻盖；6、滚轴；7、齿轮；8、内腔；9、反应釜。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料，SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料制备方法如下：(1)向反应瓶中加入去离子水、四氯化锡，调节溶液的pH为3-5，超声分散均匀，将所得混合液置于反应釜内放入水热装置中，水热装置包括主体，主体的底部活动连接有底座，底座的顶部活动连接有电机，电机的右侧活动连接有主动轮，主体的顶部活动连接有翻盖，翻盖的底部活动连接有滚轴，滚轴的左侧活动连接有齿轮，主体的顶部固定连接有内腔，内腔的底部活动连接有反应釜，在210-230℃下水热反应11-13h，冷却，洗涤、离心并干燥，得到SnO2纳米花；(2)向反应瓶中加入乙醚、氢氧化钾、双氰胺、苯甲腈，进行反应，减压蒸馏并重结晶，得到苯代三聚氰胺；(3)向反应瓶中加入去离子水、苯代三聚氰胺、甲醛、苯酚、SnO2纳米花，加入磷酸，调节pH为中性，再加入催化剂对甲苯磺酸，其中苯代三聚氰胺、甲醛、苯酚、SnO2纳米花、磷酸、对甲苯磺酸的质量比为30-36:15-25:100:60-70本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SnO

【技术特征摘要】
1.一种SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料，其特征在于：所述SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料制备方法如下：
(1)向去离子水中加入四氯化锡，调节溶液的pH为3-5，超声分散均匀，将所得混合液置于反应釜内放入水热装置中，在210-230℃下水热反应11-13h，冷却，洗涤、离心并干燥，得到SnO2纳米花；
(2)向乙醚中加入氢氧化钾、双氰胺、苯甲腈，进行反应，减压蒸馏并重结晶，得到苯代三聚氰胺；
(3)向去离子水中加入苯代三聚氰胺、甲醛、苯酚、SnO2纳米花，加入磷酸，调节pH为中性，再加入催化剂对甲苯磺酸，在90-100℃下反应12-36h，加入氢氧化钠，调节pH为中性，再将混合液倒入甲醇中，等其完全沉淀后，过滤、洗涤并干燥，得到SnO2纳米花修饰三聚氰胺酚醛树脂磷酸盐；
(4)向研钵中加入SnO2纳米花修饰三聚氰胺酚醛树脂磷酸盐、氢氧化钾，研磨均匀后置于坩埚内放入气氛管式炉中，进行碳化过程，洗涤并干燥，得到SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料。


2.根据权利要求1所述的一种SnO2修饰...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘爽，
申请(专利权)人：刘爽，
类型：发明
国别省市：北京;11