氮、磷共掺杂煤基多孔炭材料、制备方法及应用技术

本申请公开了氮、磷共掺杂煤基多孔炭材料、制备方法及应用，制备方法包括：将粒径不大于25μm的煤粉分散至溶剂中得到煤炭分散液；将氮源、磷源和氢氧化钾按照配比加入所述煤炭分散液中得到前驱体混合液；将所述前驱体混合液蒸发干燥得到前驱体混合物；将所述前驱体混合物在置于惰性氛围中依次碳化、活化得到活化材料；所述活化材料酸洗后清洗干净得到氮、磷共掺杂煤基多孔炭材料。本申请通过氮、磷的掺杂可得到具有高的伪电容容量，改善材料的导电性、形貌；通过氢氧化钾活化，可提升电极材料的比表面积、形貌和孔道结构。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及超级电容器材料，尤其涉及氮、磷共掺杂煤基多孔炭材料、制备方法及应用。

技术介绍

1、随着石油资源的日益枯竭，生态环境日益恶化，可再生能源资源不稳定，因此，超级电容器，锂离子电池，燃料电池等新型能量存储器件应运而生。相对于电池，超级电容器在功率密度、循环寿命、充放电速度、充放电效率等方面有着显著的优势，例如，超级电容器可以很好的满足高功率场景，电动车的起步、加速、爬坡等。超级电容器还可以与蓄电池或燃料电池相连接，用于电动汽车制动过程中，既可以储存能量，又可以节约能源，因此超级电容器在储能领域有着广泛的应用。

2、超级电容器可以分为双电层电容器、伪电容器和混合电容器三大类。在伪电容器中，主要电极材料包括过渡金属氧化物(ru··o2、mno2)和导电聚合物(聚苯胺和聚吡咯)等。形态各异的碳材料，如纤维、球体、笼和纳米材料，基于其高比表面积、优良导电性、优良稳定性、孔结构有序、成本低和可用性高，被广泛用作电化学双层电容器的电极材料。因此，碳材料是超级电容器电极材料中最有前景的候选者。

3、然而，纯碳材料也有高电阻、层间距离有限、活本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种氮、磷共掺杂煤基多孔炭材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以所述前驱体混合物为基准，其中所述煤粉的质量百分数为25％-60％；所述氮源的质量百分数为5％-30％；所述磷源的质量百分数为3％-26％；所述氢氧化钾的质量百分数为30％-60％。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述煤粉为将煤炭在惰性气氛下破碎、筛分得到；所述煤粉粒径为0.5-25μm；所述煤炭为焦煤、烟煤、无烟煤、褐煤、高炉煤、软煤、煤泥和风化煤中的至少一种。

4.根据权利要求1-3中任一所述的制备方法，其特征在于，所述煤...

【技术特征摘要】

1.一种氮、磷共掺杂煤基多孔炭材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以所述前驱体混合物为基准，其中所述煤粉的质量百分数为25％-60％；所述氮源的质量百分数为5％-30％；所述磷源的质量百分数为3％-26％；所述氢氧化钾的质量百分数为30％-60％。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述煤粉为将煤炭在惰性气氛下破碎、筛分得到；所述煤粉粒径为0.5-25μm；所述煤炭为焦煤、烟煤、无烟煤、褐煤、高炉煤、软煤、煤泥和风化煤中的至少一种。

4.根据权利要求1-3中任一所述的制备方法，其特征在于，所述煤炭分散液的配置方法为，将所述煤粉加入所述溶剂中并25-50℃超声分散0.5-8h；所述溶剂为水类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂或醚类溶剂、苯类溶剂中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述惰性氛围为氮气、氩气、氦气、氖气或氪气中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氮源为无机氮源和/或有机氮源；所述磷源为无机磷源和/或有机磷源；所述氢氧化钾为工业级氢氧化钾、分析纯氢氧化钾、无水氢氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成龙，汪超，李阳，王哲帆，胡超，蔡铭，赵瀚辰，王铂，郑志华，王占峰，崔义，郭洁，张洪清，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：