[发明专利]一种超级电容器用形貌可控的有序层次多孔碳化铬骨架炭材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种超级电容器用形貌可控的有序层次多孔碳化铬骨架炭材料的制备方法。在该制备过程中，通过模板控制合成具有特殊形貌的碳化铬前驱体，利用刻蚀剂原位去除铬原子以得到微孔，然后去除介孔模板得到具有规则孔道的有序排列的介孔，形成介孔、微孔分层次组合的多孔炭。其中碳化铬骨架炭的形貌可通过模板法控制，微孔与介孔相对含量可通过控制合成反应条件与原料配比进行调节，从而得到孔结构与孔径分布在原子级水平精确可调、形貌可控的有序层次多孔碳化铬骨架炭。通过本发明可以得到比电容高、离子扩散与转移阻抗小、倍率性能良好、循环性能优异的、形貌可控的层次多孔新型超级电容器电极材料。

主权项

一种超级电容器用形貌可控的有序层次多孔碳化铬骨架炭材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将0.0001‑0.01mol的表面活性剂溶解于去离子水，加入一定量浓度为0.1‑2.5mol·L^‑1的盐酸溶液或氨水溶液，在25‑50℃下搅拌均匀，然后以0.1‑1mL·s^‑1的速度加入1‑10mL硅源，加入0‑50mL醋酸，形成均相溶液，此混合溶液在25‑50℃下搅拌5‑24h，然后在聚四氟乙烯容器中80‑110℃搅拌12‑36h，将得到的产物过滤，用去离子水洗涤，在100℃下干燥，最后在550℃煅烧24h，即得介孔硅白色粉末；(2)将铬源、碳源与酸性催化剂溶于热水或乙醇溶液中，加入步骤（1）所得介孔硅白色粉末，其中铬源的质量分数为5%‑80%，该混合物置于80‑200℃下真空处理2‑24h得到黄色或棕色粉末；(3)将步骤（2）所得黄色或棕色粉末置于保护气体中，在400‑1200℃下与刻蚀气体反应1‑10h，再在该温度下保温1‑5h，得到灰色或黑色粉末；(4)将步骤（3）所得灰色或黑色粉末在氢氟酸中浸泡24h以上，用去离子水洗涤，抽滤，100℃下干燥后得到碳化铬骨架炭。