[发明专利]三维氮磷硫掺杂蜂窝状碳的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了三维氮磷硫掺杂蜂窝状碳的制备方法及其应用，其制备的方法步骤如下：S1：氮源和磷源前驱体的制备：先将三聚氰胺与植酸按照一定的摩尔比进行反应，待反应结束后得到氮源和磷源前驱体；S2：反应物的预处理：将菲、三聚氰胺与植酸聚合物、硫酸钾和乙二酸钾活化剂按照一定质量比研磨、均匀混合；S3：由二维碳纳米片构建的三维氮磷硫掺杂蜂窝状碳的制备：将步骤S2得到的反应物转移至管式炉中进行反应，去除杂质后，得到由二维碳纳米片构建的三维氮磷硫掺杂蜂窝状碳。本发明为高面积比电容锌离子混合电容器用杂原子掺杂碳正极材料的制备提供了一种通用的路径。

技术领域

本发明涉及炭材料制备技术领域，尤其涉及三维氮磷硫掺杂蜂窝状碳的制备方法及其应用。

背景技术

对于锌离子混合电容器来说，其性能很大程度上决定于正极材料的性能。而常见碳材料的制备方法是模板耦合强碱活化法，该方法容易导致设备的腐蚀，且在后处理过程中还需要使用强酸进行中和，不仅成本较高，而且污染环境。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了三维氮磷硫掺杂蜂窝状碳的制备方法及其应用，采用简单绿色环保的工艺制备锌离子混合电容器用由二维碳纳米片构建的三维氮磷硫掺杂蜂窝状碳，为高面积比电容锌离子混合电容器用杂原子掺杂碳正极材料的制备提供了一种通用的路径。

本发明提出的三维氮磷硫掺杂蜂窝状碳的制备方法，方法步骤如下：

S1：氮源和磷源前驱体的制备

先在加热和搅拌条件下将三聚氰胺溶解在去离子水中，然后加入植酸，反应后，冷冻、过滤、干燥，得到氮源和磷源前驱体；

S2：反应物的预处理

将菲、硫酸钾、乙二酸钾和S1中的氮源和磷源前驱体进行研磨并均匀混合；

S3：三维氮磷硫掺杂蜂窝状碳的制备

将步骤S2得到的反应物转移至管式炉中，以氩气作为保护气体进行反应，反应结束后，待冷却至室温并去除杂质后得到由二维碳纳米片构建的三维氮磷硫掺杂蜂窝状碳。

优选地，所述S1中加热的温度为60-80℃，反应时间为6-12h。

优选地，所述S1中三聚氰胺与植酸的摩尔比为1:1-3。

优选地，所述S2中菲、硫酸钾、乙二酸钾和氮源和磷源前驱体的质量比为1:0.5-2:2-4:0.1-0.3。

优选地，所述S3中的反应条件为：氩气流量3-12mL/min、温度800-1000℃、时间30-150min。

本发明提出的上述方法制备的三维氮磷硫掺杂蜂窝状碳。

本发明提出的上述三维氮磷硫掺杂蜂窝状碳在锌离子混合电容器中的应用。

作用机理