[发明专利]一种以棉籽壳为原料制备氮掺杂多孔碳的方法及应用

摘要

本发明公开了一种以棉籽壳为原料制备氮掺杂多孔碳的方法及其应用，该方法以棉籽壳为原料，尿素为氮源，经与氢氧化钠溶液搅拌混合均匀，后经高温碳化活化后制备成氮掺杂多孔碳材料。电镜照片显示出：所制备的氮掺杂多孔碳材料为三维内交联网状结构。XPS和元素分析表明氮元素成功的均匀掺杂到碳基体中，XPS分析表明氮含量为1.84–7.35%，元素分析分析表明氮含量为2.07–6.52%，比表面积为1010–2500 m2/g。超级电容器实验表明：所制备的氮掺杂多孔碳材料具有良好的电化学性能。比电容可达320‑340 F/g（电流密度为0.5 A/g）。该方法制备简单，原料为可再生资源，资源来源广泛，价格低廉，成本低，易于大规模工业化应用。可用于储能领域。

主权项

1.一种以棉籽壳为原料制备氮掺杂多孔碳的方法，其特征在于按下列步骤进行：a、棉籽壳的预处理：将棉籽壳进行粉碎，按质量比为棉籽壳:氢氧化钾:尿素:水=1‑1.5:1‑2:1‑3:3‑4，将氢氧化钠放入容器为蒸发皿、烧杯或柱形容器中，加入水搅拌使其溶解，再加入尿素，搅拌使其溶解，在温度15‑25℃时加入粉碎后的棉籽壳，机械剧烈搅拌30‑40 min，得到均匀的溶胶，将溶胶置于磁舟中；b、制备氮掺杂多孔碳材料：将步骤a得到的溶胶置于管式炉中，先将管式炉抽真空，在氮气保护下，以5℃/min的升温速率升到800℃，保温2 h进行碳化活化，得到黑色固体，再依次经水洗，10 wt%盐酸水洗至中性，温度60‑120℃干燥4‑8 h后，即得到氮掺杂多孔碳。