[发明专利]一种氮氧原位掺杂的多孔炭电极材料的制备方法及其应用

摘要

本发明涉及一种导电性优异、化学稳定性好、三维立体、孔道丰富的氮氧原位共掺杂的多孔炭电极材料的制备方法及其应用，采用动物骨头，如牛骨、猪骨、羊骨，作为炭前驱体，骨头中的有机成分胶原蛋白作为碳氮源，无机成分作为天然模板，在碳化过程中作为支撑材料以及控制羟基磷灰石晶体变化和大小调控孔道结构制得。所述的多孔炭电极材料孔结构丰富发达，含有微孔、介孔、大孔，比表面1000~3000 m2 g‑1，可用作超级电容器电极材料。

主权项

一种氮氧原位共掺杂的多孔炭电极的制备方法，其特征在于，（1）将清洁洗净的动物骨头碎成骨粉后，在惰性气体保护下于300~500oC下进行碳化，得到预碳化产物；（2）将上述预碳化产物与活化剂研磨混合均匀后，在惰性气体保护下于600~1200oC下再次碳化得到碳化产物，其中预碳化产物与活化剂的比例为1:0.2~1:3；（3）将上述碳化产物冷却后进行酸洗、水洗、抽滤、干燥，得到杂原子掺杂的多孔炭电极材料，所述的多孔炭电极材料孔结构丰富发达，含有微孔、介孔、大孔，比表面1000~3000 m2 g‑1，同时原位掺杂了氮元素和氧元素，氮的含量0~8%，氧的含量5%~20%；（4）将步骤（3）得到的多孔炭电极材料与导电剂、粘结剂按80：10：10 的质量比混合分散于无水乙醇中，超声1~3h，不断搅拌研磨，直至胶状，然后均匀擀成一片，用冲片机冲成规则的形状1~2 cm2，在烘箱中100~120 ℃干燥12~24 h，接着粘贴在泡沫镍集流体上，在5~15 MPa 压力下压30~60s得到，其中活性物质负载量3~10 mg cm‑2。