[发明专利]一种浸渍-活化法制备氮氧双掺杂浒苔基层次孔碳材料的方法及其用途

摘要

本发明公开了一类浸渍‑活化法制备氮氧双掺杂浒苔基层次孔碳材料的方法及其用途，属于新能源材料领域。该氮氧双掺杂浒苔基多孔碳材料采用活化法制备得到，首先利用一定浓度的KOH、NaOH、H₃PO₄、K₂CO₃、ZnCl₂溶液等作为活化剂与干燥的浒苔混合，并浸泡一定时间，经干燥后得到浒苔‑活化剂前驱体。然后进一步通过高温碳化‑活化和酸洗等工艺步骤得到氮氧双掺杂多孔碳材料。该方法得到的电极材料具有三维开放结构、比表面积大、层次孔结构以及丰富的异质元素掺杂等特点，可以通过控制工艺条件对其形貌、结构等进行调控，可用于超级电容器、锂离子电池电极材料。本发明提供的方法以浒苔作为原材料，具有来源丰富、成本低、制备工艺简单的优点，既是浒苔的高附加值利用，也有效的降低了电极材料的成本。

主权项

1.一种浸渍‑活化法制备氮氧双掺杂浒苔基层次孔碳材料的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)采用海洋中大型藻类‑浒苔作为制备碳材料的前驱体，从海水中收集浒苔，并进行清洗、干燥；首先，将干燥好的浒苔分别与0～6 M的KOH或NaOH或H3PO4或ZnCl2或K2CO3活化剂溶液浸泡0‑48h，直至活化剂能够充分的吸收分散在浒苔基体上，控制浒苔与活化剂的质量用量比为1:0.1~1:10，之后将其进行收集并放入40～120℃的烘箱中进行干燥处理，得到浒苔‑活化剂前驱体；(2)将前面得到的前驱体置于管式炉中，在惰性气氛下进行碳化处理，碳化温度为600～1200℃，升温速率为0.1~10 度/分钟 惰性气体流量为20～300毫升/分钟，恒温时间为0.5～10小时；由于活化剂的存在，在碳化的同时进行活化处理；(3)将碳化/活化后得到的复合物加入到摩尔比为1~6 M的盐酸溶液中，在20～100℃下搅拌2～24小时，反复洗涤多次，然后经过滤分离、洗涤、干燥得到去除杂质后的氮氧双掺杂层次孔碳材料；所述方法通过溶液浸渍法引入活化剂到生物质‑浒苔中、使活化剂均匀的分布在浒苔基体中，并采用一步碳化‑活化处理；所述材料是由氮氧双掺杂层次孔碳材料构成，这类碳材料具有三维连续“海绵状”开放结构、比表面积高、层次多级孔结构、孔结构调控的特点。