一种生物质基含氮多孔碳的制备方法及由该方法制备的多孔碳及其用途.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CN106601490A(43)申请公布日2017.04.26(21)申请号201610451403.7H01G11/44(2013.01)(22)申请日2016.06.21C01B32/05(2017.01)C01B32/318(2017.01)(71)申请人中国科学院青岛生物能源与过程研究所地址266101山东省青岛市崂山区松岭路189号申请人国际竹藤中心(72)发明人陈秀芳费本华牟新东张波张俊逸(74)专利代理机构北京金信知识产权代理有限公司11225代理人张皓黄威(51)Int.Cl.H01G11/24(2013.01)H01G11/30(2013.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种生物质基含氮多孔碳的制备方法及由该方法制备的多孔碳及其用途(57)摘要本发明公开了一种生物质基含氮多孔碳的制备方法及由该方法制备的多孔碳，以及所制备的含氮多孔碳在超级电容器中的用途。所述制备方法包括步骤：1)将生物质材料干燥，研磨成细粉；2)将生物质材料粉末与水或稀酸溶液混合均匀；3)将混合物在反应釜中进行水热反应；4)将得到的水热反应产物干燥、研磨，然后在管式炉中进行煅烧，得到大比表面积的氮掺杂多孔碳材料。根据本发明的方法使用廉价、可再生的植物为碳和氮前体通过水热法来制备多孔氮掺杂碳材料。该方法制备工艺简单，无需任何活化剂或者模板剂，成本低廉、环境友好，操作简便，避免腐蚀性强、过渡金属价格高、重金属带来环境污染等问题，适合大规模生产。CN106601490ACN106601490A权利要求书1/1页1.一种基于生物质基含氮多孔碳的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)将生物质材料干燥，研磨成细粉；2)将得到的生物质材料粉末加入适量水中或低浓度的稀酸溶液中混合均匀，生物质与水或稀酸溶液的质量比为1:3至1:30，优选1:5至1:20；3)将步骤2)中得到的混合物转移到反应釜中，在水热反应条件下加热到100～300℃，优选150～250℃，保温1～72小时，选择3～48小时，冷却，洗涤得到褐色固体；4)将步骤3)中得到的固体进行干燥、研磨，然后在管式炉中进行煅烧，在惰性气体氛围中于300～1500℃范围内保温0.5～100小时；待管式炉降到室温后将样品取出，即得到大比表面积的氮掺杂多孔碳材料。2.根据权利要求1所述的基于生物质基含氮多孔碳的制备方法，其特征在于，在步骤1)中所述生物质材料为富含蛋白的植物，包括白薯叶、榆钱、蒲公英叶、黄花苗叶、黄麻叶、牛蒡叶、芦笋、竹笋、白花菜、菠菜、西兰花中的至少一种，，其同时作为碳源和氮源。3.根据权利要求1所述的基于生物质基含氮多孔碳的制备方法，其特征在于，在步骤1)中所述生物质材料为菠菜、竹笋中的至少一种。4.根据权利要求1所述的基于生物质基含氮多孔碳的制备方法，其特征在于，在步骤2)中所述低浓度的稀酸为硫酸、盐酸、硝酸、甲酸、醋酸或磷酸中的至少一种，酸的重量百分比浓度为0.1～50％，优选0.5～10％。5.根据权利要求1所述的基于生物质基含氮多孔碳的制备方法，其特征在于，在步骤2)中所述低浓度的稀酸为硫酸或醋酸。6.根据权利要求1所述的基于生物质基含氮多孔碳的制备方法，其特征在于，在步骤4)中所述煅烧温度为300～1500℃，优选500～1000℃，所述惰性气体为氮气、氩气和氦气中的一种或多种，保温时间优选为1～24小时。7.根据权利要求1所述的基于生物质基含氮多孔碳的制备方法，其特征在于，所述制备方法中不采用其它反应物，如活化剂或其它氮源材料等，仅采用生物质材料即可。8.一种基于生物质基含氮多孔碳的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将清洗干净的竹笋切成碎片，在烘箱中70℃加热至干燥，得到固体研成粉末。取2g粉末加入重量百分比为0.5％的20mL稀硫酸中，搅拌混合均匀后移到水热反应釜中，于210℃反应12小时，过滤、洗涤，干燥得到褐色固体。之后将得到的干燥固体放于管式炉中在氮气气体氛围中煅烧，在800℃范围内保温8小时。待管式炉降到室温后将样品取出，即得到氮掺杂多孔碳材料，其氮含量约为2.9％，其比表面积为1893m2/g。9.一种基于生物质基含氮多孔碳，所述基于生物质基含氮多孔碳由根据权利要求1至8中任意一项所述的制备方法制备得到，该基于生物质基含氮多孔碳的比表面积为500～2500m2/g，氮含量为0.5～10at％。10.根据权利要求9所述的基于生物质基含氮多孔碳作为超级电容器电极材料的用途。2CN106601490A说明书1/5页一种生物质基含氮多孔碳的制备方法及由该方法制备的多孔碳及其用途技术领域[0001]本发明属于无机纳米材料领域，具体涉及一种用于超级电容器的基于生物质原料的氮掺杂多孔