[发明专利]一种具有优异超电容性能的氮氯共掺杂层次孔碳的制备方法

摘要

一种具有优异超电容性能的氮氯共掺杂层次孔碳的制备方法，利用含有氮元素的金属/半金属碳氮化物作为反应前驱体，在一定温度下基于氯原子与前驱体中的金属或半金属原子的化学反应使得原晶体结构被破坏并完成碳原子重组，在保留前驱体一定量氮原子的前提下引入氯原子到碳晶格中，最后通过去除生成的反应副产物——金属或半金属氯化物，在碳化物衍生碳中保留大量的不同尺寸的孔，进而一步实现异质原子的引入和层次孔结构的构建。本发明相对于其他的制备方法步骤简单，并可以快速地获得具有高氮氯含量的层次孔碳。

主权项

一种具有优异超电容性能的氮氯共掺杂层次孔碳的制备方法，其特征在于，利用含有氮元素的金属/半金属碳氮化物作为反应前驱体，在一定温度下基于氯原子与前驱体中的金属或半金属原子的化学反应使得原晶体结构被破坏并完成碳原子重组，在保留前驱体一定量氮原子的前提下引入氯原子到碳晶格中，最后通过去除生成的反应副产物——金属或半金属氯化物，在碳化物衍生碳中保留大量的不同尺寸的孔，进而一步实现异质原子的引入和层次孔结构的构建。包括如下具体步骤：(1)将一定量的反应前驱体置于管式炉中，在高纯氩气惰性气体氛围中以5℃/min速率升温至设定的反应温度700～1000℃；所述反应前驱体采用粉末状碳氮化钛或碳氮化硅，包括以下物质之一：TiC0.3N0.7、TiC0.5N0.5、TiC0.7N0.3、SiC0.3N0.7、SiC0.5N0.5、SiC0.7N0.3；(2)在所设反应温度700～1000℃下，通入惰性气体和含氯气体的混合气，并反应2～8h，以刻蚀前驱体中的金属或半金属原子，同时实现氯原子的引入；(3)以5℃/min的降温速率下降至600℃，在600℃温度和惰性或者还原性气体的流动下，保温时间为2h，去除反应生成的氯化物及残留的氯气或氯化氢气体，进而获得氮氯共掺杂的层次孔碳。