[发明专利]一种杂原子掺杂的多孔碳材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤一：预处理

将琥珀酸盐和金属离子源溶于去离子水中，于140~160℃搅拌20~60min后，得到金属螯合琥珀酸盐；

步骤二：炭化处理

将金属螯合琥珀酸盐放入炭化炉中在抽真空条件下炭化，在炭化过程中以20~30 mL/min的速率不断通入N₂/Ar，先从室温以4~7℃/min速率升温到240±10℃保温2~4h后，继续以4~7℃/min速率升温到800±10℃保温0.5~1.5h，再缓慢降至室温，即制得黑色多孔碳材料；

所述步骤一中琥珀酸盐和金属离子源的重量比为18~22:1。

2.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述琥珀酸盐选自氨基二琥珀酸四钠，亚氨基二琥珀酸四钠，乙二胺二琥珀酸三钠，磺基琥珀酸二辛酯钠，磺基琥珀酸单酯二钠或十八烯醇磺基琥珀酸二钠盐。

3.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述金属离子源选自Mn(NO₃)₂·4H₂O、Ca(NO₃)₂、Ni(NO₃)₂·6H₂O、Ce(NO₃)₃·6H2O、Cu(NO₃)₂·3H₂O、CoCl₂·6H₂O或 (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O中的任一种或两种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中琥珀酸盐和金属离子源的重量比为20:1。

5.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中去离子水的质量为原料总质量的1~1.5倍。

6.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中搅拌时间为20~60min。

7.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤一：预处理

将质量比为20：1的琥珀酸盐和金属离子源溶于相当于原料总质量1倍质量的去离子水中，于140~160℃搅拌20~60min后，得到金属螯合琥珀酸盐；

步骤二：炭化处理

将金属螯合琥珀酸盐放入炭化炉中在抽真空条件下炭化，在炭化过程中以20~30 mL/min的速率不断通入N₂/Ar，先从室温以4~7℃/min速率升温到240±5℃保温2~4h后，继续以4~7℃/min速率升温到800±5℃保温0.8~1.2h，再缓慢降至室温，即制得黑色多孔碳材料。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的方法得到的杂原子掺杂的多孔碳材料。

9.一种如权利要求8所述的杂原子掺杂的多孔碳材料在超级电容器中的应用。