[发明专利]一种椭球状的氮硼磷掺杂介孔碳及其制备方法和应用

摘要

一种椭球状的氮硼磷掺杂介孔碳的制备方法，以椭球状的介孔二氧化硅为硬模板，有机高分子聚合物为碳源，含氮前驱体为氮源，含硼前驱体为硼源，含磷前驱体为磷源，用乙醇或者去离子水做溶剂，搅拌使得前驱体充分浸入到椭球状的介孔二氧化硅的孔道中，待溶剂挥发完后进行干燥，得氮硼磷掺杂的椭球状介孔碳；然后在氮气气氛下控制升温速率为1℃/min升温焙烧，然后再以2℃/min升温焙烧，得到椭球状的介孔碳/二氧化硅复合物；最后将椭球状的介孔碳/二氧化硅复合物在酸溶液中搅拌后离心、洗涤、干燥，得椭球状的氮硼磷掺杂介孔碳，由于所得椭球状的氮硼磷掺杂介孔碳具有较高堆积密度、有序的介孔结构，可用于制作超级电容器的电极材料。

主权项

一种椭球状的氮硼磷掺杂介孔碳的制备方法，其特征在于：首先，以椭球状的介孔二氧化硅为硬模板，有机高分子聚合物为碳源，含氮前驱体为氮源，含硼前驱体为硼源，含磷前驱体为磷源，用乙醇或者去离子水做溶剂，搅拌使得前驱体充分浸入到椭球状的介孔二氧化硅的孔道中，待溶剂挥发完后，于30‑80℃进行干燥24h，得到氮硼磷掺杂的椭球状介孔碳；上述所用的椭球状的介孔二氧化硅，有机高分子聚合物，含氮前驱体，含硼前驱体，含磷前驱体、乙醇或者去离子水的量，按椭球状的介孔二氧化硅：有机高分子聚合物：含氮前驱体：含硼前驱体：含磷前驱体：乙醇或者去离子水为0.5g：1.95‑2.05g：0.08‑0.156g：0.08‑0.163g：0.078‑0.16g：20mL比例计算；所述的椭球状的介孔二氧化硅，其孔体积为1.0—1.5cm³/g；所述的有机高分子聚合物为酚醛树脂或糠醇树脂；所述的含氮前驱体为三聚氰胺或双氰胺；所述的含硼前驱体为硼酸；所述的含磷前驱体为三苯基膦或磷酸二氢胺；然后，在氮气气氛下，将上述所得的氮硼磷掺杂的椭球状介孔碳控制升温速率为0.5~1.5℃/min升温到500~700℃焙烧1~3h，然后再以1.5~2.5℃/min升温到700‑1000℃焙烧1~3h，得到椭球状的掺杂介孔碳/二氧化硅复合物；最后，将上述得到的椭球状的掺杂介孔碳/二氧化硅复合物溶解在酸溶液中，搅拌1~3h，所述的酸溶液为质量百分比浓度为5‑10% HF水溶液，然后离心，所得的沉淀用去离子水洗涤直至洗出液的pH为中性，控制温度为45‑60℃进行干燥，即得到椭球状的氮硼磷掺杂介孔碳。