一种杂原子掺杂的多孔碳材料及其制备方法和应用.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CN113683074A(43)申请公布日2021.11.23(21)申请号202111070006.2(22)申请日2021.09.13(71)申请人河北省科学院能源研究所地址050000河北省石家庄市桥西区友谊南大街46号申请人深州市工程塑料有限公司(72)发明人王莎莎任斌许跃龙张利辉刘振法宋陶练张宏隽(74)专利代理机构石家庄德皓专利代理事务所(普通合伙)13129代理人刘磊娜(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)H01G11/34(2013.01)H01G11/24(2013.01)权利要求书1页说明书7页附图4页(54)发明名称一种杂原子掺杂的多孔碳材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及一种杂原子掺杂的多孔碳材料及其制备方法和应用，其包括如下步骤：将琥珀酸盐和金属离子源溶于去离子水中，于140~160℃搅拌20~60min后，得到金属螯合琥珀酸盐，将金属螯合琥珀酸盐放入炭化炉中在抽真空条件下炭化，在炭化过程中以20~30mL/min的速率不断通入N/Ar，先从室温以47℃/min速率升温到2~240±10℃保温2~4h后，继续以4~7℃/min速率升温到800±10℃保温0.5~1.5h，再缓慢降至室温，即制得黑色多孔碳材料。本发明所提供的杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法步骤简单，得到的多孔碳材料氮原子分布均匀，电化学性能更加稳定可观。CN113683074ACN113683074A权利要求书1/1页1.一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤一：预处理将琥珀酸盐和金属离子源溶于去离子水中，于140~160℃搅拌20~60min后，得到金属螯合琥珀酸盐；步骤二：炭化处理将金属螯合琥珀酸盐放入炭化炉中在抽真空条件下炭化，在炭化过程中以20~30mL/min的速率不断通入N/Ar，先从室温以47℃/min速率升温到240±10℃保温24h后，继续2~~以4~7℃/min速率升温到800±10℃保温0.5~1.5h，再缓慢降至室温，即制得黑色多孔碳材料。2.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述琥珀酸盐选自氨基二琥珀酸四钠，亚氨基二琥珀酸四钠，乙二胺二琥珀酸三钠，磺基琥珀酸二辛酯钠，磺基琥珀酸单酯二钠或十八烯醇磺基琥珀酸二钠盐。3.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述金属离子源选自Mn(NO3)2·4H2O、Ca(NO3)2、Ni(NO3)2·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O、Cu(NO3)2·3H2O、CoCl2·6H2O或(NH4)6Mo7O24·4H2O中的任一种或两种及以上的组合。4.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中琥珀酸盐和金属离子源的重量比为18~22:1。5.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中琥珀酸盐和金属离子源的重量比为20:1。6.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中去离子水的质量为原料总质量的1~1.5倍。7.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中搅拌时间为20~60min。8.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤一：预处理将质量比为20：1的琥珀酸盐和金属离子源溶于相当于原料总质量1倍质量的去离子水中，于14016~0℃搅拌20~60min后，得到金属螯合琥珀酸盐；步骤二：炭化处理将金属螯合琥珀酸盐放入炭化炉中在抽真空条件下炭化，在炭化过程中以20~30mL/min的速率不断通入N/Ar，先从室温以47℃/min速率升温到240±5℃保温24h后，继续以2~~47℃/mi~n速率升温到800±5℃保温0.8~1.2h，再缓慢降至室温，即制得黑色多孔碳材料。9.一种上如权利要求1‑8任一项所述的方法得到的杂原子掺杂的多孔碳材料。10.一种如权利要求9所述的杂原子掺杂的多孔碳材料在超级电容器中的应用。2CN113683074A说明书1/7页一种杂原子掺杂的多孔碳材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及一种杂原子掺杂的多孔碳材料及其制备方法和应用，属于碳材料领域。背景技术[0002]目前，碳材料由于其具备优良的多孔性能被广泛应用于吸附剂、催化剂、燃料电池、二次电池的电极材料、超级电容、复合材料、气敏元件、太阳能电池、多种电子器件等领域。碳材料因为其功能元素、掺杂元素和孔容孔径等不同而具备不同的性能。[0003]本申请人一直致力于不同碳材料的制备，以期获