[发明专利]具多孔氮化碳夹层材料构型的高能超级电容器及制备方法

权利要求书

1.具多孔氮化碳夹层材料构型的高能超级电容器的制备方法，其特征在于，该超级电容器为水系非对称超级电容器，所述的水系非对称超级电容器采用多孔层状的氮化碳/石墨烯/二硫化镍为正极材料，多孔结构的氮化碳/石墨烯为负极材料，具体制备步骤如下：

（1）正极材料氮化碳/石墨烯/二硫化镍的制备

将纤维素粉分散在N, N-二甲基乙酰胺溶剂中，在加热、搅拌条件下，与有机小分子进行反应，得到改性纤维素分散溶液，其中，有机小分子为丁二酸酐、柠檬酸、甘氨酸、谷氨酸和巯基乙酸中的一种，然后向改性纤维素溶液中滴加石墨烯的N, N-二甲基甲酰胺分散液，搅拌均匀后通过离心、分离、洗涤再分散于水中，得到改性纤维素修饰的石墨烯水溶液；将改性纤维素修饰的石墨烯水溶液加入溶解有三聚氰胺的酸性水溶液中，混合均匀并结合后，离心、干燥，将产物进行煅烧，冷却后得到自组装多孔层状的g-C₃N₄/石墨烯；将g-C₃N₄/石墨烯在N, N-二甲基甲酰胺溶液中超声，然后过滤、洗涤，再分散于水中得到g-C₃N₄/石墨烯的水相分散液，紧接着将g-C₃N₄/石墨烯的水相分散液与硝酸镍和硫脲的乙二醇溶液混合均匀，将形成的混合液在恒温条件下进行溶剂热反应，反应结束后通过抽滤、洗涤收集产物，然后干燥，得到多孔层状结构的氮化碳/石墨烯/二硫化镍正极材料；

（2）负极材料氮化碳/石墨烯的制备

将三聚氰胺溶于酸性水溶液中，然后离心、干燥，之后进行高温煅烧得到多孔结构的g-C₃N₄；将所得g-C₃N₄在N, N-二甲基甲酰胺溶液中超声，然后过滤、洗涤，再分散于水中，紧接着把g-C₃N₄的水相分散液加入到氧化石墨烯水溶液中，混合均匀后，进行溶剂热反应；反应结束后，通过过滤、洗涤、冷冻干燥收集产物，得到多孔结构的氮化碳/石墨烯负极材料；

（3）电极的制备

将正极材料和负极材料分别与导电炭黑和聚偏氟乙烯混合均匀，滴加N-甲基吡咯烷酮作溶剂，搅拌均匀后将其涂覆在泡沫镍上，通过真空干燥，即分别得到正极和负极；

（4）制备水系非对称电容器

以碱性水溶液作为电解液，将正极、负极和隔膜组装成基于氮化碳/石墨烯/二硫化镍与氮化碳/石墨烯的水系非对称超级电容器。

2.根据权利要求1所述的具多孔氮化碳夹层材料构型的高能超级电容器的制备方法，其特征在于，步骤（1）中有机小分子与纤维素粉的摩尔量比为1:(0.05~0.5)；

步骤（1）中改性纤维素与石墨烯的质量比为1:(0.3~4)；

步骤（1）石墨烯的N, N-二甲基甲酰胺分散液中石墨烯的浓度为0.2~4mg/mL。

3.根据权利要求1所述的具多孔氮化碳夹层材料构型的高能超级电容器的制备方法，其特征在于，步骤（1）中用于溶解三聚氰胺的酸性水溶液的pH值为1~3；

步骤（1）中将改性纤维素修饰的石墨烯水溶液加入溶解有三聚氰胺的酸性水溶液中的方式为逐滴滴加，且改性纤维素修饰的石墨烯与三聚氰胺的质量比为1:(10~100)。