[发明专利]一种硼掺杂多孔碳材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种硼掺杂多孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备混合溶液；(2)制备聚酰胺酸(PAA)/硼酸复合膜；(3)制备聚酰亚胺(PI)/硼酸复合膜；(4)制备硼掺杂多孔碳材料；该多孔碳材料可直接用于制备高性能的微型超级电容器。该方法快速简单，成本低，制备得到的多孔碳材料比表面积高、孔径分布可调、导电性良好、可直接图案化且有一定量的硼掺入，可用于制备高性能微型超级电容器。

技术领域

本发明涉及超级电容器领域，具体涉及一种硼掺杂多孔碳材料的制备方法。

背景技术

多孔碳材料由于其具有较大的比表面积和良好的导电性，在锂离子电池、锂硫电池以及超级电容器方面有着广泛应用，并且，碳材料良好的机械性能也使其成为柔性储能及柔性电子器件的备选材料。研究发现，提高多孔碳材料的比表面积、调节其孔径分布以及进行杂原子掺杂改善导电性及电化学活性，可进一步提高多孔碳材料电化学性能。

目前，杂原子掺杂改善导电性及电化学活性的方法有很多，主要是采用惰性气氛下高温碳化、化学气相沉积等，这些方法可得到比表面积高、导电性好、掺杂比例可调的多孔碳材料，但是这些方法很难直接成膜以及对其进行图案化制备微型储能器件及电子器件，因此有必要发展更简便的碳化及图案化技术。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种多孔碳材料的制备方法，该方法快速简单，成本低，制备得到的多孔碳材料比表面积高、孔径分布可调、导电性良好、可直接图案化且有一定量的硼掺入，可用于制备高性能微型超级电容器。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种硼掺杂多孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备混合溶液：将硼酸与聚酰胺酸溶液混合，待硼酸溶解后得到混合溶液；

(2)制备聚酰胺酸(PAA)/硼酸复合膜：将混合溶液均匀的滴涂在干净的基底上，放置至溶剂挥发完毕，得到PAA/硼酸复合膜；

(3)聚酰亚胺(PI)/硼酸复合膜：将得到PAA/硼酸复合膜加热使其反应，得到聚合后的聚酰亚胺与硼酸的复合膜；

(4)制备硼掺杂多孔碳材料：采用连续波激光对聚酰亚胺/硼酸复合膜进行激光照射使其碳化，即可得到硼掺杂的多孔碳材料；该多孔碳材料可直接用于制备高性能的微型超级电容器。

具体来说，所述步骤(1)中，硼酸与聚酰胺酸的质量比为0～30:100。

具体来说，所述步骤(1)中，硼酸与聚酰胺酸溶液在25～100℃条件下混合溶解。

具体来说，所述步骤(2)中，基底为玻璃基底、硅基底、金属基底或其他耐热基底。

具体来说，所述步骤(2)中，基底在45～80℃条件下放置至溶剂挥发完毕。

具体来说，所述步骤(3)中，加热是指在升温速率为0～20℃/min条件下升温，温度达到120～250℃时保温使PAA/硼酸复合膜反应。

更具体的说，所述步骤(4)中连续波激光的功率为30～5000mW，连续波激光为小于600nm的可见光及紫外光。