一种由碱活化含氮杂环类金属配合物制备超级电容器碳材料的方法及其应用.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CN108630445A(43)申请公布日2018.10.09(21)申请号201810449271.3(22)申请日2018.05.11(71)申请人温州大学地址325000浙江省温州市瓯海区东方南路38号温州市国家大学科技园孵化器(72)发明人李新华茹帅祝精燕(74)专利代理机构温州名创知识产权代理有限公司33258代理人陈加利(51)Int.Cl.H01G11/24(2013.01)H01G11/44(2013.01)H01G11/86(2013.01)权利要求书1页说明书8页附图5页(54)发明名称一种由碱活化含氮杂环类金属配合物制备超级电容器碳材料的方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种由碱活化含氮杂环类金属配合物制备超级电容器碳材料的方法，其包括以下步骤：①将含氮杂环类有机配体溶于有机溶剂，②将锌盐完全溶解于去离子水，将锌盐溶液缓慢滴入步骤①的溶液中搅拌混合，③配置无水乙醇和去离子水的混合溶液，将摩尔比为10-100：1的碱(碱：锌盐)加入到该混合溶液中超声溶解，超声溶解后的溶液倒入步骤②混合后的溶液中，继续搅拌并蒸干，④将蒸干后的固体产物加入到石英舟中，在真空管式炉中氮气保护下，以5℃/min的升温速率升温至700℃，自然冷却到室温后，将得到的黑色产物用2mol/L的盐酸溶液、去离子水、无水乙醇进行多次洗涤，洗涤干净后在恒温80℃干燥十个小时。该方法具有产率高、可重复性好、反应稳定等优点。CN108630445ACN108630445A权利要求书1/1页1.一种由碱活化含氮杂环类金属配合物制备超级电容器碳材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：①将含氮杂环类有机配体溶于有机溶剂中，搅拌直至完全溶解，所述含氮杂环类有机配体采用2,6-bis(2-pyrazinyl)-4-(4-(tetrazol-5-yl)phenyl)pyridine，结构式如下：所述有机溶剂采用DMF，②将锌盐完全溶解于去离子水中，然后，将该溶液缓慢滴入步骤①的溶液中，搅拌混合，其中，含氮杂环类有机配体与锌盐的摩尔比为2:1，③将无水乙醇和去离子水按体积比4:1配置混合溶液，将碱加入到该混合溶液中，超声溶解，碱与锌盐的摩尔比为10-100：1，将超声溶解后得到的溶液倒入步骤②搅拌混合后的溶液中，继续搅拌并加热将溶液蒸干，④将蒸干后得到的固体产物加入到石英舟中，在真空管式炉中氮气的保护下，以5℃/min的升温速率升温至650-750℃，自然冷却到室温后，将得到的黑色产物分别用2mol/L的盐酸溶液，去离子水，无水乙醇进行多次洗涤，最后将洗涤干净的产物在恒温干燥箱中80℃干燥十个小时，得到碳材料。2.根据权利要求1所述的由碱活化含氮杂环类金属配合物制备超级电容器碳材料的方法，其特征在于：所述锌盐包括Zn(NO3)2·6H2O、氯化锌。3.根据权利要求2所述的由碱活化含氮杂环类金属配合物制备超级电容器碳材料的方法，其特征在于：所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾。4.一种超级电容器碳材料，其特征在于：按照权利要求1-3任意一项所述的方法制备得到。5.一种超级电容器碳材料的应用，其特征在于，包括如下步骤：①利用如权利要求1所述的方法制得碳材料，将碳材料、乙炔黑、PTFE按质量比8:1:1混合在玛瑙研钵中，加入少量的乙醇，充分搅拌使它们混合均匀成浆状，②将混合均匀的奖状材料涂抹到已处理好的泡沫镍集流体上，在鼓风干燥箱中烘干后在红外压片机下10MPa压片，然后将制备好的电极压片泡在3mol/L的氢氧化钾溶液中，浸泡10h后，得到目标电极。2CN108630445A说明书1/8页一种由碱活化含氮杂环类金属配合物制备超级电容器碳材料的方法及其应用技术领域[0001]本发明属于超级电容器电极材料技术领域，尤其是一种由碱活化含氮杂环类金属配合物制备超级电容器碳材料的方法及其应用。背景技术[0002]超级电容器，也叫做电化学超级电容器或者过电容器，由于其拥有高的功率密度，大的比电容量，可快速充放电，长的循环使用寿命(可达到100000cycle),设备简单，可大电流放电以及低的自放电等优点，其在产业上的应用也越加广泛；例如针对便携式设备的使用，许多手持式和便携式产品，如电动玩具，便携式摄影机，照相机，数字表，甚至是手机，便携式电脑，已经在使用5F以上的超级电容器。[0003]目前的超级电容器是介于电池和传统的电容器之间的一种储能装置。相对电池来说，超级电容器具有更高的功率密度；而相对于传统的超级电容器来说，超级电容器又能够储存更多的能量。尽管许多商业可用超级电容器的能量密度(低于10Wh/Kg)比传统的超级电容器高，但是相对锂离子电池和燃料电池来说，超级电容器的能量密度还是太低。随着全球经济的迅猛发展