[发明专利]一种用于超级电容器的纳米多孔碳的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于超级电容器的纳米多孔碳的制备方法，属于超级电容器的技术领域，解决了电容器的比容量较低的难题。包括以下步骤:步骤1、获取纳米多孔碳前驱体。步骤2、获得沉积20％Fe(OH)subgt;2/subgt;的纳米多孔碳前驱体。步骤3、经过高温碳化后,获得含有铁元素的纳米多孔碳。步骤4、将含有铁元素的纳米多孔碳进行二次欠电位。

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，尤其是涉及一种用于超级电容器的纳米多孔碳的制备方法。

背景技术

随着各个国家对航天军事通信等高技术领域足够重视,超级电容器作为一种性能卓越的致密能源,成为国际上发达国家材料、电子、化学、物理等多学科研究的最活跃的研究领域之一,其目标是制备高比功率、高比容量的致密能源所需的电极材料以及宽电化学窗的、导电率高的电解质,进而制备超大功率、超高容量可用于动力用途的大型超级电容器。

目前主流制造超级电容器的材料是活性炭,但活性炭的比容量和比表面积有所局限,难以实现更高的比容量。

尽管目前的电容电池技术已经取得不错的发展,但目前仍然存在比容量较低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于超级电容器的纳米多孔碳的制备方法，缓解了现有技术中存在的超级电容器的比容量较低的问题。

本发明提供的一种用于超级电容器的纳米多孔碳的制备方法,包括以下步骤:

步骤一，采用间苯二酚、邻苯二酚、间苯三酚、三聚氰胺和甲醛为原材料，碳酸氢钠为催化剂，在水溶液中合成有机湿凝胶，将有机湿凝胶在山梨醇酐油酸酯的去离子水溶液中反复清洗。随后经过干燥后获得纳米多孔碳前驱体。

步骤二，将纳米多孔碳前驱体粉化后,用Fe(NO₃)₂溶液浸泡纳米多孔碳前驱体，随后经过NaOH溶液中进行搅拌，获得Fe(OH)₂的纳米多孔碳前驱体。

步骤三，1000℃碳化前驱体后，再经过CO₂活化，获得含有铁元素的纳米多孔碳。

步骤四,将含有铁的纳米多孔碳放在用于超级电容器的KOH电解液中加入以下任一种离子溶液Al³⁺,Li⁺,Zn²⁺,Cu²⁺,Pb²⁺,进行二次欠电位沉积。

进一步的，所述步骤二中获取的纳米多孔碳前驱体的具体方法为：用Fe(NO₃)₂溶液在真空条件下浸泡纳米多孔碳前驱体，浸泡12-24h，随后放入到3.0-5.0mol/L的NaOH溶液中进行搅拌，使得纳米多孔碳前驱体的表面上沉积Fe(OH)₂，抽滤得到沉积20～30％Fe(OH)₂的纳米多孔碳前驱体。

进一步的,所述修饰步骤四中含有铁的纳米多孔碳的方法:用Al³+,Li+,Zn²+,Cu²+,Pb²+硝酸盐溶液中的任一种离子溶液在真空条件下浸泡含铁元素的纳米多孔碳，将其放在用于超级电容器的1.0-6.0mol/L的KOH电解液中进行搅拌，使得加入的Al³⁺,Li⁺,Zn²⁺,Cu²⁺,Pb²⁺,离子浓度为2.0～4.0×10^-2mol/L。

本发明提供的，通过金属离子在纳米多孔碳表面进行两次欠电位沉积，可获得混合型超级电容器，为电化学双层电容器提供法拉第赝电容，使用本方法制备的超级电容器与蓄电池或其他电池配合组成符合电池，有效地解决了现有电池不能同时满足高功率、大容量、快速充电要求的难题，可以应用于航天军事通信等高要求领域，具有较高的应用价值。