[发明专利]一种非金属元素掺杂多孔碳基储能材料的制备方法

权利要求书

1.一种非金属元素掺杂多孔碳基储能材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：将可溶性非金属前驱物溶于水中配制成浓度为0.1-2M的非金属前驱物水溶液，再在非金属前驱物水溶液中加入聚丙烯酸钠，搅拌吸附后冷冻干燥得到中间产物，所述可溶性非金属前驱物为硝酸铵、氨水、三聚氰胺、氯化铵、氟化铵、硫化铵、硼酸、氨硼烷、磷酸或硫脲中的一种或多种；

步骤S2：将步骤S1得到的中间产物置于瓷舟中，并将瓷舟置于管式炉中，通入保护气并以3-10℃/min的升温速率升温至800-1100℃碳化1-3小时，然后在稀硫酸中浸泡2-8小时后抽滤，用二次水洗涤至中性，置于真空干燥箱中干燥得到超细非金属元素掺杂多孔碳基储能材料。

2.根据权利要求1所述的非金属元素掺杂多孔碳基储能材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述聚丙烯酸钠与非金属前驱物溶液的质量比为1:1-1:5。

3.根据权利要求1所述的非金属元素掺杂多孔碳基储能材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述保护气为氮气或氩气。

4.根据权利要求1所述的非金属元素掺杂多孔碳基储能材料的制备方法，其特征在于非金属元素N,F掺杂多孔碳材料的具体制备步骤为：

步骤S1：将可溶性非金属前驱物氟化铵溶于水中配制成浓度为0.1M的氟化铵水溶液，再在氟化铵水溶液中加入聚丙烯酸钠，搅拌吸附后冷冻干燥得到中间产物，其中聚丙烯酸钠与氟化铵水溶液的质量比为1:3；

步骤S2：将步骤S1得到的中间产物置于瓷舟中，并将瓷舟置于管式炉中，通入保护气氮气并以3℃/min的升温速率升温至800℃碳化2小时，然后在稀硫酸中浸泡2小时后抽滤，用二次水洗涤至中性，置于真空干燥箱中干燥得到超细非金属元素N,F掺杂多孔碳材料；

制得的非金属元素N,F掺杂多孔碳材料具有交联的网状结构和丰富的孔道，所形成的N,F掺杂位点在材料中分布均一，该非金属元素N,F掺杂多孔碳材料用于制备锂硫电池，该锂硫电池在0.2C电流密度条件下，充放电100次后的容量密度为~890mAh g^-1。

5.根据权利要求1所述的非金属元素掺杂多孔碳基储能材料的制备方法，其特征在于非金属元素N,B掺杂多孔碳材料的具体制备步骤为：

步骤S1：将可溶性非金属前驱物氨硼烷溶于水中配制成浓度为0.1M的氨硼烷水溶液，再在氨硼烷水溶液中加入聚丙烯酸钠，搅拌吸附后冷冻干燥得到中间产物，其中聚丙烯酸钠与氨硼烷水溶液的质量比为1:2；

步骤S2：将步骤S1得到的中间产物置于瓷舟中，并将瓷舟置于管式炉中，通入保护气氮气并以5℃/min的升温速率升温至900℃碳化2小时，然后在稀硫酸中浸泡6小时后抽滤，用二次水洗涤至中性，置于真空干燥箱中干燥得到超细非金属元素N,B掺杂多孔碳材料。

6.根据权利要求1所述的非金属元素掺杂多孔碳基储能材料的制备方法，其特征在于非金属元素N,P掺杂多孔碳材料的具体制备步骤为：

步骤S1：将可溶性非金属前驱物磷酸溶于水中配制成浓度为2M的磷酸水溶液，再在磷酸水溶液中加入聚丙烯酸钠，搅拌吸附后冷冻干燥得到中间产物，其中聚丙烯酸钠与磷酸水溶液的质量比为1:1；

步骤S2：将步骤S1得到的中间产物置于瓷舟中，并将瓷舟置于管式炉中，通入保护气氮气并以10℃/min的升温速率升温至1100℃碳化1小时，然后在稀硫酸中浸泡8小时后抽滤，用二次水洗涤至中性，置于真空干燥箱中干燥得到超细非金属元素N,P掺杂多孔碳材料。