[发明专利]一种S掺杂高比表面积微孔‑介孔‑大孔多孔碳及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种S掺杂高比表面积微孔‑介孔‑大孔多孔碳及其制备方法，以木素磺酸盐为C及S双源、硫酸为水解剂、正硅酸乙酯(TEOS)为介孔模板剂。首先将木质素磺酸盐溶解于硫酸中，待其完全溶解后加入TEOS交联、碳化、刻蚀即可得到高比表面积的S掺杂微孔‑介孔‑大孔多孔碳超级电容器材料。该制备方法的特点为采用亚硫酸盐法制浆造纸过程中产生的废弃木素磺酸盐为原料，不仅价格低廉，而且还可以同时提供C源及S源，避免了目前大多数S掺杂制备多孔碳方法中的C源及S源混合的复杂步骤。所得的材料比表面积为952‑1534m2/g,孔容积为0.8855‑1.7391cm3/g。采用该制备方法得到的木素多孔碳应用于超级电容器电极材料时，在水系电解液中的比容量可达318F/g,与采用传统的C源蔗糖相比提高了27％。

主权项

一种S掺杂高比表面积微孔‑介孔‑大孔多孔碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将木素磺酸盐2‑3g和硫酸3‑5ml按照一定的量混合均匀，室温下以一定的搅拌速度溶解木素磺酸盐2‑3h得到含木素磺酸盐的硫酸溶液，待木素磺酸盐完全溶解后加入一定量的TEOS3‑4ml继续搅拌3‑4h，直至TEOS完全溶解在硫酸溶液中；(2)将含有木素磺酸盐及TEOS的硫酸水溶液放入烘箱中40℃进行溶胶凝胶反应48h，之后调整温度进行老化反应；(3)将步骤(2)中所得的黑色凝胶样产物放入管式炉中在一定温度下进行C化，N2保护，随炉冷却后取出即得到含硅多孔碳材料；(4)将含硅多孔碳材料加入到氢氟酸中，搅拌刻蚀以使硅溶出，然后将黑色粉末状固体过滤、水洗、干燥得到S掺杂高比表面积微孔‑介孔‑大孔多孔碳。