[发明专利]一种多孔互通网络的氮掺杂碳/二氧化锰复合电极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔互通网络的氮掺杂碳/二氧化锰复合电极材料的制备方法，具体步骤如下：在酸性水溶液中，通过原位聚合制备得到二氧化硅/导电聚合物复合材料；后经高温热解、碱法刻蚀得到多孔互通网络的氮掺杂碳材料；通过调节高锰酸钾的浓度，得到多孔互通网络的氮掺杂碳/二氧化锰复合电极材料。本发明的优点在于：本发明所用的二氧化硅溶胶提供了模板的作用，通过调节二氧化硅的用量或其粒径，实现多孔材料结构的可控性。本发明制备得到的多孔互通网络的氮掺杂碳/二氧化锰复合电极材料，具有良好的机械稳定性、导电性和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及超级电容器的电极材料的制备领域，尤其涉及一种多孔互通网络的氮掺杂碳/二氧化锰复合电极材料的制备方法。

背景技术

超级电容器作为一种新型的储能装置，以其高功率密度、长使用寿命和快充放电速度等优点被广泛用于混合电动汽车和便携式电子设备，已成为近年来的研究热点。

电极材料是超级电容器的核心配件之一，需具有高比容、良好的机构稳定性等特点。二氧化锰因具有法拉第赝电容特征、资源丰富、价格低廉、环境友好等优点而成为较为理想的超级电容器电极材料，是一种很有前途的绿色能源材料。由于自身电导率较低，从而导致了二氧化锰较差的电化学性能。

导电聚合物通过高温碳化可得到杂原子掺杂的碳材料，具有良好的导电性、较高的比表面积，成为广泛研究对象。

发明内容

发明目的：本专利涉及的方法是一种多孔互通网络的氮掺杂碳/二氧化锰复合电极材料的制备方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明涉及

一种多孔互通网络的氮掺杂碳/二氧化锰复合电极材料的制备方法，其特征在于：制备方法，包括以下步骤：

步骤1）二氧化硅/导电聚合物复合物的制备；

步骤2）多孔互通网络的氮掺杂碳材料的制备；

步骤3）多孔互通网络的氮掺杂碳/二氧化锰复合电极材料的制备。

作为本发明所述的一种多孔互通网络的氮掺杂碳/二氧化锰复合电极材料的制备方法的一种优化方案，步骤1）所述的二氧化硅/导电聚合物复合物的制备是指，首先将氧化剂分散在酸性水溶液中，配置成氧化剂混合液，放置在0~4 ℃条件下冷藏0.5~2 h，待用；

将二氧化硅溶胶分散在酸性水溶液中，超声分散0.5~2 h后，加入导电聚合物单体，在新型搅拌方式下分散0.5~2 h，保持混合液的温度在0~4 ℃；向该混合液中，逐滴加入冷藏待用的氧化剂混合液；待氧化剂混合液滴加完毕后，在新型搅拌方式下，继续搅拌反应0.5~2 h，保持混合溶液的温度为0~4 ℃；反应结束后，依次用水和无水乙醇洗至滤液无色，真空干燥后得到二氧化硅/导电聚合物复合物。

作为本发明所述的一种多孔互通网络的氮掺杂碳/二氧化锰复合电极材料的制备方法的一种优化方案，所述导电聚合物单体是指苯胺、吡咯及其衍生物。

作为本发明所述的一种多孔互通网络的氮掺杂碳/二氧化锰复合电极材料的制备方法的一种优化方案，所述酸性水溶液为盐酸、硫酸、高氯酸或十二烷基苯磺酸的水溶液，其溶液浓度为0.05~2 mol/L。

作为本发明所述的一种多孔互通网络的氮掺杂碳/二氧化锰复合电极材料的制备方法的一种优化方案，所述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过氧化氢，其配置成的氧化剂混合液浓度为0.05~2 mol/L。