[发明专利]一种氮掺杂多孔炭、制备方法及其作为超级电容器电极材料的应用

权利要求书

1.一种氮掺杂多孔炭，其特征在于，其是以花生壳为多孔炭原料，三聚氰胺为氮源，氢氧化钾为活化剂经碳化、活化和纯化后得到的，该氮掺杂多孔炭材料具有微孔、介孔的分级孔隙结构，孔径主要分布在2～5纳米，比表面积为1000～1200平方米/克，其中氮元素主要以吡啶氮、吡咯氮、石墨化氮和氮氧键的形式存在于氮掺杂多孔炭中，含氮质量比为8～10％。

2.权利要求1所述一种氮掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)取花生壳于去离子水中清洗，晾干，采用组织捣碎机将其预粉碎；然后，以去离子水为分散剂，采用行星式球磨机将预粉碎的花生壳进一步球磨处理，转速为400～500转/分钟，球磨时间为12～24小时；

(2)球磨后的料浆经筛滤，滤液经离心得沉淀物，并用无水乙醇和去离子水洗涤，烘干后得预处理的花生壳粉末；

(3)称取花生壳粉末和三聚氰胺充分研磨均匀后再向体系中加入氢氧化钾和去离子水，继续研磨至均匀，转移至干燥箱中烘干；

(4)在惰性气氛中，将烘干的混合物先于300～500摄氏度保温1～2小时，再升温至700～900摄氏度保温1～2小时；

(5)待冷却至室温后，取出样品，交替使用去离子水和稀盐酸洗涤，再经无水乙醇洗涤，烘干后即得黑色的氮掺杂多孔炭材料。

3.如权利要求2所述一种氮掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于，步骤(2)采用200～400目规格的筛网布筛滤步骤(1)中球磨后所得的料浆，滤液的离心转速为6000～8000转/分钟，离心沉淀物的烘干温度为40～60摄氏度。

4.如权利要求2所述一种氮掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于，步骤(3)花生壳粉末、三聚氰胺、氢氧化钾按1:1～4:1～4的质量比混合均匀，烘干温度为40～60摄氏度。

5.如权利要求2所述一种氮掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于，步骤(4)在氩气或氮气气氛中，先以2摄氏度/分钟的升温速率升温至300～500摄氏度并保温1～2小时，再以5摄氏度/分钟的升温速率升温至700～900摄氏度并保温1～2小时。

6.如权利要求2所述一种氮掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于，步骤(5)先采用去离子水和3～8wt％稀盐酸交替超声洗涤3次，再经无水乙醇连续超声洗涤3次后，于40～60摄氏度烘干。

7.权利要求1所述的或者权利要求2～6任一项所述制备方法得到的氮掺杂多孔炭作为超级电容器电极材料的应用。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，以氮掺杂多孔炭为活性材料，乙炔黑为导电剂，聚四氟乙烯微乳液为粘结剂，调配制得电极，组装成对称型超级电容器。