[发明专利]一种碗状氮掺杂碳中空粒子的制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种碗状氮掺杂碳中空粒子的制备方法，包括通过两亲的PS‑b‑PEO嵌段共聚物在溶液中自组装，形成完全塌陷的碗状囊泡；以碗状囊泡为模板支撑多巴胺在PEO链段上聚合，得到碗状聚多巴胺@Kippah囊泡粒子；将碗状聚多巴胺@Kippah囊泡粒子在氮气流下经过两步煅烧，得到碗状氮掺杂碳中空粒子。本发明的制备方法简便可行、成功率和转化率高、能有效降低制备成本。本发明还公开了一种碗状氮掺杂碳中空粒子的应用。本发明首次将碗状氮掺杂碳中空粒子以电极材料应用于超级电容器，获得了极高的电容量、良好的容量保持率和突出的循环稳定性。

主权项

一种碗状氮掺杂碳中空粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，向溶解了两亲的PS‑b‑PEO嵌段共聚物的二氧六环溶液中加入去离子水，所述PS‑b‑PEO嵌段共聚物在所述二氧六环溶液中自组装形成囊泡，当加入的去离子水量达到溶液总质量的50％时，迅速加入超过10倍于之前加入的去离子水的水量，使所述PS‑b‑PEO嵌段共聚物在所述二氧六环溶液中自组装形成的囊泡塌陷，得到碗状囊泡，即Kippah囊泡；其中所述溶液总质量指的是即PS‑b‑PEO嵌段共聚物+二氧六环溶液+去离子水的总质量；步骤二，以步骤一得到的Kippah囊泡为模板支撑多巴胺在PEO链段上聚合，得到碗状聚多巴胺@Kippah囊泡粒子；步骤二中，取10‑20mg多巴胺加入步骤一得到的含有Kippah囊泡的溶液中，得到的混合物在室温下温和地搅拌1～2h，然后加入20mg三羟甲基氨基甲烷盐酸盐，室温下搅拌反应48h使多巴胺聚合，聚合后得到的产物经过4‑5次水洗离心，并经过冷冻干燥12～24h后得到碗状聚多巴胺@Kippah囊泡粒子；步骤三，将步骤二得到的碗状聚多巴胺@Kippah囊泡粒子在氮气流下经过两步煅烧，得到碗状氮掺杂碳中空粒子。