一种氮掺杂高比表面积多孔炭材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了氮掺杂高比表面积多孔炭材料及其制备方法和应用。本发明专利技术涉及炭材料技术领域。制备方法：S1：对杨木片进行复水平衡处理；S2：将步骤S1的产物进行蒸汽爆破；S3：将步骤S2的产物清洗至中性，经干燥并粉碎后过筛；S4：将步骤S3的产物与活化剂混合，在惰性气体氛围中进行低温热处理；S5：步骤S4得到的产物再与氮掺杂剂混合，在惰性气体氛围中进行高温热处理；S6：清洗步骤S5得到的产物。本发明专利技术中，氢氧化钾作为活化剂，在活化前驱体的过程中，前驱体内部会产生大量的孔隙，在尿素的协同作用下，孔隙会增多，从而提高多孔炭的比表面积。此外，尿素还可为多孔炭提供氮源，有利于其在超级电容器电极材料方面的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及炭材料，尤其涉及一种氮掺杂高比表面积多孔炭材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、超级电容器是一种新型储能材料，具有工作温度范围和功率密度大，循环使用时间长以及充放电速度快等优点。生物质多孔炭材料在超级电容器中的应用越来越多。多孔炭材料用作电极材料具有比表面积大，制备简单，孔结构丰富和价格低廉等特点，其表面大量的官能团结构，对超级电容器的性能具有较大的影响。

2、然而，比表面积大的炭材料却不一定有较高的比电容，大量的无效孔隙导致了离子无法产生吸附/脱吸附，也就降低了炭材料的比电容，同时，较大的比表面积也降低了炭材料在电极中的导电率，导致大量商业电容炭的添加，用来提超级电容器中电子的迁移速率，这也进一步降低了多孔炭材料在电极中的质量比含量，降低了其比电容。

3、目前多孔炭材料的制备方法有活化法和模板法，活化法主要包括化学活化法和物理活化法，模板法主要包括硬模板法和软模板法。虽然模板法能够有效控制所制备多孔炭材料的孔径尺寸和表面形貌，但是合成步骤繁琐、制备的周期长且成本高。而活化法是一种发展非常成熟的制备多孔炭材料的方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于协同活化法的氮掺杂高比表面积多孔炭材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的的制备方法，其特征在于：步骤S1中，复水平衡处理为将杨木片浸泡于蒸馏水中24-48h，使杨木片水分含量在20-30％；和\或，步骤S2中，爆破产物用蒸馏水清洗至中性，经干燥并粉碎后过筛，取40-60目筛出物。

3.如权利要求1所述的的制备方法，其特征在于：步骤S2中，蒸汽爆破处理的温度为190-220℃，保温维压时间为7-11min。

4.如权利要求1所述的的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述活化剂为氢氧化钾、氯化锌中的至少一种；和\或，...

【技术特征摘要】

1.一种基于协同活化法的氮掺杂高比表面积多孔炭材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的的制备方法，其特征在于：步骤s1中，复水平衡处理为将杨木片浸泡于蒸馏水中24-48h，使杨木片水分含量在20-30％；和\或，步骤s2中，爆破产物用蒸馏水清洗至中性，经干燥并粉碎后过筛，取40-60目筛出物。

3.如权利要求1所述的的制备方法，其特征在于：步骤s2中，蒸汽爆破处理的温度为190-220℃，保温维压时间为7-11min。

4.如权利要求1所述的的制备方法，其特征在于：步骤s3中，所述活化剂为氢氧化钾、氯化锌中的至少一种；和\或，所述活化剂与爆破残渣的质量比值为(0.01-2):1。

5.如权利要求1所述的的制备方法，其特征在于：步骤s3中，所述惰性气氛是氮气、氩气、氦气中的一种或任意多种混合；步骤s4中，所述惰性气氛是氮气、氩气、氦气中的一种或任意多种混合。

【专利技术属性】
技术研发人员：丁大永，马兰，刘忠，张凤山，刘燕韶，周景蓬，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：