[发明专利]一种基于酚醛树脂的掺氮多孔碳材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于酚醛树脂凝胶的掺氮多孔碳材料，其特征在于：由间苯二酚，甲醛，碳酸胍在碱性条件下常温搅拌得到含氮凝胶，经冷冻干燥，碱性无机物活化处理，碳化，洗涤，干燥制得。

2. 根据权利要求1所述的掺氮多孔碳材料，其特征在于：所述的掺氮多孔碳材料比表面积为2300~2700 m2g-1。

3.根据权利要求1所述基于酚醛树脂的掺氮多孔碳材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1）含氮凝胶的制备，将氢氧化钠，间苯二酚，甲醛，碳酸胍按一定质量比配比配制为溶液，在常温下搅拌，得到含氮凝胶；

步骤2）含氮凝胶的干燥，将含氮凝胶进行冷冻干燥，得到干燥的含氮前驱体；

步骤3）含氮凝胶的活化，将干燥的含氮前驱体和氢氧化钾按一定质量比混合，在一定条件下进行活化，得到活化的含氮前驱体；

步骤4）含氮凝胶的碳化，将活化后的含氮前驱体放入管式炉，在一定条件下进行煅烧，得到碳化后的含氮凝胶；

步骤5）基于酚醛树脂凝胶的掺氮多孔碳材料的制备，将碳化后的含氮凝胶，在一定条件下进行洗涤和干燥，得到基于酚醛树脂的掺氮多孔碳材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1）氢氧化钠，间苯二酚，甲醛，碳酸胍的质量比为0.02:1:2：（0~1），所述步骤1）常温搅拌的时间为3~5小时。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2）冷冻干燥条件为，冷冻温度为零下40~50℃，干燥时间为40~50小时。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3）含氮前驱体：氢氧化钾的质量比为1:（1~3），所述步骤3）活化的条件为在常温下搅拌0.1~1小时后，放置80~90摄氏度烘箱干燥6~24小时。

7. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4）碳化的条件为氮气气氛下，以4~6℃/min上升到750~850℃保持2~4 h进行煅烧。

8. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤5）洗涤和干燥的条件为用1mol/L 的盐酸溶液与去离子水反复洗涤3~5次后，在80~90℃条件下烘干10~20小时。

9. 根据权利要求1所述的基于酚醛树脂的掺氮多孔碳材料作为超级电容器电极材料的应用，其特征在于：电流密度为20~2 A/g，比电容达到250.0~350.0 F/g。

10. 根据权利要求1所述的基于酚醛树脂的掺氮多孔碳材料作为超级电容器电极材料的应用，其特征在于：电流密度为10 A/g，充放电5000 次后，容量保持率为 85%~95%。