[发明专利]一种应用于超级电容器的氮掺杂中空多孔碳及其制备方法

权利要求书

1.一种应用于超级电容器的氮掺杂中空多孔碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：制备普鲁士蓝PB

1.1)室温下，将过渡金属盐、柠檬酸钠按照1:1-1:4的质量比加入去离子水中充分混合，形成A溶液，其中，每20mL去离子水中加入75-150mg过渡金属盐；将过渡金属氰化盐加入去离子水中完全溶解形成B溶液，其中，每20mL去离子水中加入75-150mg过渡金属氰化盐；所述过渡金属盐与过渡金属氰化盐的质量比为2:1-1:2；

1.2)将A溶液以一定速率滴加至B溶液中，磁力搅拌后，在室温下密封18h进行老化处理，老化后离心处理，所得沉淀经去离子水洗涤，干燥后，得到普鲁士蓝PB；所述滴加速率为0.05mL/s-0.2mL/s；

第二步：制备聚多巴胺包覆的普鲁士蓝PB@PDA

室温下，将第一步所得普鲁士蓝分散于乙醇和水的混合溶液中，其中，每10mL混合溶液中加入10mg普鲁士蓝；再加入三(羟甲基)氨基甲烷和盐酸多巴胺，反应8-24h；反应后的产物经离心、洗涤、干燥后得到PB@PDA；所述普鲁士蓝(PB)与盐酸多巴胺的质量比为2:1-1:2；所述三(羟甲基)氨基甲烷与盐酸多巴胺的质量相同；

第三步：制备氮掺杂的中空多孔碳

将第二步得到的产物PB@PDA放置于管式炉中，温度由室温升温至500℃-1000℃时，碳化2-6h，取出产品，采用盐酸清洗后得到氮掺杂的中空多孔碳，所述中空多孔碳尺寸在150nm-280nm之间，能够用于制作超级电容器的负极。

2.根据权利要求1所述的一种应用于超级电容器的氮掺杂中空多孔碳的制备方法，其特征在于，所述过渡金属盐可以为乙酸钴、乙酸镍、氯化铁、硝酸钴、硝酸镍；所述过渡金属氰化盐可以为钴氰化钾、铁氰化钾。

3.根据权利要求1所述的一种应用于超级电容器的氮掺杂中空多孔碳的制备方法，其特征在于，所述步骤1.2)中干燥温度为60℃，干燥时间为6h。

4.根据权利要求1所述的一种应用于超级电容器的氮掺杂中空多孔碳的制备方法，其特征在于，所述步骤1.2)中磁力搅拌时间为30min。

5.根据权利要求1所述的一种应用于超级电容器的氮掺杂中空多孔碳的制备方法，其特征在于，所述第二步中乙醇和水的混合溶液中，乙醇和水的体积比为1:1。

6.根据权利要求1所述的一种应用于超级电容器的氮掺杂中空多孔碳的制备方法，其特征在于，所述第三步中升温速率为2℃/min-8℃/min。

7.根据权利要求1所述的一种应用于超级电容器的氮掺杂中空多孔碳的制备方法，其特征在于，所述第三步中盐酸浓度为4mol/L，清洗时间为12-24h。

8.一种应用于超级电容器的氮掺杂中空多孔碳，其特征在于，氮掺杂中空多孔碳是由权利要求1-7任一所述的制备方法制备得到的。