一种氮掺杂多孔生物碳的制备方法及制成电极材料的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114212790A(43)申请公布日2022.03.22(21)申请号202111629581.1(22)申请日2021.12.29(71)申请人江苏太湖锅炉股份有限公司地址214000江苏省无锡市惠山区洛社中兴西路48号(72)发明人钟珊袁川王爽罗晖(74)专利代理机构无锡盛阳专利商标事务所(普通合伙)32227代理人顾朝瑞杨辰(51)Int.Cl.C01B32/348(2017.01)C01B32/324(2017.01)H01G11/30(2013.01)H01G11/32(2013.01)H01G11/86(2013.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种氮掺杂多孔生物碳的制备方法及制成电极材料的方法(57)摘要本发明涉及电容器电极生产技术领域，具体为一种氮掺杂多孔生物碳的制备方法及制成电极材料的方法，其包括以下步骤：（1）原料预处理：将藻类生物质、陆生生物质进行混合预处理；（2）添加活化剂：将预处理后的原料与活化剂进行混合；（3）碳化及酸洗：将步骤（2）中所得混合物在惰性气体的保护下进行碳化，待反应结束后将得到的生物碳在进行酸洗至中性，干燥后得到氮掺杂多孔生物碳。CN114212790ACN114212790A权利要求书1/1页1.一种氮掺杂多孔生物碳的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：（1）原料预处理：将藻类生物质、陆生生物质进行混合预处理；（2）添加活化剂：将预处理后的原料与活化剂进行混合；（3）碳化及酸洗：将步骤（2）中所得混合物在惰性气体的保护下进行碳化，待反应结束后将得到的生物碳在进行酸洗至中性，干燥后得到氮掺杂多孔生物碳。2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔生物碳的制备方法，其特征在于，步骤（1）中使用的陆生生物质和藻类生物质均为干燥的粉末状，陆生生物质包括芦苇、芦花、甘蔗渣、芋杆、柳絮中的一种或几种，藻类生物质包括大型海藻和微藻。3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔生物碳的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，陆生生物质与藻类生物质的质量比为1：0.2~1：5，混合方式包括干混合法与水热法。4.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔生物碳的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，活化剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、草酸钾、草酸钠中的一种或几种，预处理原料与活化剂的质量比为1:1~1:10。5.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔生物碳的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中，碳化温度为700950℃，升温速率为310℃/min，达到预设温度后保持13h。~~~6.一种利用所述氮掺杂多孔生物碳制成电极材料的方法，其特征在于，其包括以下步入1ml无水乙醇，放入超声仪器中骤：将0.002~0.005g氮掺杂多孔生物碳放入离心管中，加震荡0.5~2h，超声结束后加入100~200μL的5%NafionD‑520分散液，继续超声2~5h，震荡结束后将离心管中的液体均匀涂抹在泡沫镍上，经挤压制成超级电容器电极材料。2CN114212790A说明书1/4页一种氮掺杂多孔生物碳的制备方法及制成电极材料的方法技术领域[0001]本发明涉及电容器电极生产技术领域，具体为一种氮掺杂多孔生物碳的制备方法及制成电极材料的方法。背景技术[0002]随着新能源技术的开发与利用，能源的储存问题也逐渐引起了人们的重视，开发新型的能源存储器件可以解决能源不稳定的问题，使得能源以高效、稳定的形式输出，从而满足人们日益增长的能源需求。超级电容器作为一种新型的储能元器件受到了广大科研人员的密切关注。生物质衍生的碳材料（以下简称生物碳）是一种具有独特孔隙结构的碳材料，具有孔结构发达、比表面积大、导电性能好、耐高温、耐腐蚀等优点。与介孔碳、石墨烯、碳纳米管、类石墨烯等低维碳材料相比较，生物碳具有三维互穿的孔道结构，且来源丰富、制备成本低廉、绿色环保，具有可持续性。近年来，生物碳因其独特的物理化学性质、复杂的微观结构、丰富的表面官能团、良好的稳定性等优势在超级电容器领域有着重要应用。将生物质转化为高附加值生物碳材料是实现生物质高值化利用的重要手段之一。[0003]目前，氮掺杂多孔碳的制备方式是多样的，专利CN201610132400.7中公开了一种利用枣核制备氮掺杂多孔碳材料的方法，其具体方法是在将枣壳放在由惰性气体、氨气和二氧化碳组成的混合气体中预碳化，进一步加入活化剂碳化生成氮掺杂多孔碳材料；该方法为两步法，且在制备的过程中涉及到不同的气体，工艺较为复杂；同时，在制备过程中所使用的氨气具有一定的危险性。专利CN201710009138.1中以花生壳为多孔碳的原料，以三聚氰胺为氮源，经过碳化、活化、纯化后得到氮掺杂多孔碳；专利