[发明专利]一种氮掺杂活性炭的制备方法及其应用

摘要

一种氮掺杂活性炭的制备方法及其应用，本发明涉及一种氮掺杂活性炭的制备方法及其应用，本发明的目的是为了解决含氮基热固性聚合物的废弃物降解工艺复杂，成本较高的问题，方法为制备缩醛胺动态共价网络结构聚合物凝胶状物质；制备缩醛胺动态共价网络结构聚合物产物，然后进行高温热解，即得氮掺杂活性炭；本发明氮掺杂活性炭应用于超级电容器。本发明的制备设备简单，环保节能，将制得的不溶不熔的热固性聚合物进行适当处理，可再次利用，且操作简单，易于大规模生产；所获得的活性炭可以用做超级电容器电极材料。本发明属于纳米材料技术领域。

主权项

一种氮掺杂活性炭的制备方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：一、将对苯二胺、多聚甲醛和氮甲基吡咯烷酮放入三颈瓶中，氮气环境保护，磁力搅拌，反应结束后温度降至室温，获得缩醛胺动态共价网络结构聚合物凝胶状物质；二、将缩醛胺动态共价网络结构聚合物凝胶状物质用丙酮沉降，抽滤真空干燥得到缩醛胺动态共价网络结构聚合物产物；三、将缩醛胺动态共价网络结构聚合物产物置于管式炉中进行高温热解，即得氮掺杂活性炭；其中对苯二胺和多聚甲醛的摩尔比为1:5，对苯二胺与氮甲基吡咯烷酮的摩尔体积比1mmol:3ml；所制备的氮掺杂活性炭用于超级电容器中；步骤三中所述的高温热解的方法为：将缩醛胺动态共价网络结构聚合物产物置于瓷舟中，然后放入管式炉；向管式炉中通入氮气或氩气除氧气3～8h，并将氮气或氩气作为保护气，再将管式炉以3～5℃/min的速率升温至200℃，然后以0.5～2℃/min的速率升温至450℃，再以2～6℃/min的速率升温至600℃～1100℃，保持2～4h；然后以3～5℃/min的速率降温至400℃，再降至室温，即完成；该氮掺杂活性炭应用于超级电容器中，应用方法为：采用泡沫镍作为集流体，以氮掺杂活性炭、乙炔黑和PVDF按质量比8:1:1制备工作电极，以商业用活性炭、乙炔黑、PVDF按质量比8:1:1制备对电极，组装电化学电容器。