[发明专利]一种多孔氮掺杂碳电极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多孔氮掺杂碳电极材料，其特征在于：该碳电极符合材料通过以下方法制得：

步骤(1)致孔剂/氮源材料复合体的制备；

步骤(2)氮掺杂碳材料的制备；

步骤(3)多孔氮掺杂碳材料的制备。

2.如权利要求1所述的碳电极材料，其特征在于：

步骤(1)中：将致孔剂分散在0.05～2mol/L的酸性水溶液中，超声分散0.5～2h，致孔剂浓度为5～25wt％，超声频率为30～50kHz，在上述混合溶液中加入浓度为0.05～0.5mol/L的氮源材料前驱体，混合溶液的温度控制在0～4℃，在一种新型的搅拌方式下分散0.5～2h；将氧化剂分散在0.05～2mol/L的酸性水溶液中，0～4℃下冷藏0.5～2h，氧化剂的浓度为0.05～0.5mol/L；在一种新型的搅拌方式下，在含氮源材料的前驱体的混合液中逐滴加入氧化剂混合溶液，保持温度为0～4℃；待氧化剂滴加完毕后，在一种新型的搅拌方式下，反应时间为0.5～2h；反应结束后，将混合液依次用水和无水乙醇洗至滤液无色，真空干燥后得到致孔剂/氮源材料复合体。

3.如权利要求1所述的碳电极材料，其特征在于：

步骤(1)中：所述的新型的搅拌方式为机械搅拌和超声波并用的分散混合方式，机械搅拌转速为200～400rpm，超声波频率为30～50kHz。

4.如权利要求1所述的碳电极材料，其特征在于：

步骤(1)中：

所述的致孔剂为不同粒径的二氧化硅及其衍生物；

所述的酸性水溶液为盐酸、硫酸、高氯酸或十二烷基苯磺酸的水溶液；

所述的氮源材料前驱体为含氮元素的聚苯胺、聚吡咯及其衍生物；

所述的氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾和过氧化氢中的一种或几张；

(2)氮掺杂碳材料的制备；在惰性气体的保护下，将步骤(1)所述的致孔剂/氮源材料复合体放入管式马弗炉中，在700～1000℃下进行碳化3～8h，冷却后得到氮掺杂碳材料。

(3)多孔氮掺杂碳电极材料的制备，将步骤(2)中所述的氮掺杂碳材料置于刻蚀溶液中浸泡30min～7h，除去致孔剂，经离心分离、真空干燥得到多孔氮掺杂碳电极材料。

5.如权利要求1所述的碳电极材料，其特征在于：

步骤(2)中：在惰性气体的保护下，将步骤(1)所述的致孔剂/氮源材料复合体放入管式马弗炉中，在700～1000℃下进行碳化3～8h，冷却后得到氮掺杂碳材料。

6.如权利要求1所述的碳电极材料，其特征在于：

步骤(3)中：将步骤(2)中所述的氮掺杂碳材料置于刻蚀溶液中浸泡30min～7h，除去致孔剂，经离心分离、真空干燥得到。

7.如权利要求6所述的碳电极材料，其特征在于：

步骤(3)所述的刻蚀溶液是指5～10wt％的氢氟酸溶液或0.25～1mol/L的热氢氧化钠水溶液。

8.如权利要求7所述的碳电极材料，其特征在于：步骤(3)所述的热氢氧化钠水溶液是指温度为70～90℃的溶液。

9.一种多孔氮掺杂碳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)致孔剂/氮源材料复合体的制备；

步骤(2)氮掺杂碳材料的制备；

步骤(3)多孔氮掺杂碳材料的制备。

10.一种多孔氮掺杂碳电极材料的应用，其特征是该符合材料可以用于制备超级电容器。