[发明专利]氮磷硫共掺杂的介孔碳球及其制备方法

摘要

本发明涉及一种氮磷硫共掺杂介孔碳球的制备方法。该方法利用聚苯胺掺杂有机酸‑植酸为碳前驱体，纳米二氧化硅球为模板剂，聚苯胺，植酸与过硫酸铵同时作为氮，磷和硫源。经过高温碳化，模板物去除后得到氮磷硫共掺杂的介孔碳球，制备的介孔碳球具有独特孔道结构，高含量氮磷硫共掺杂，比表面积高。该制备工艺快速，简单，结构可控，适用于大批量生产。本发明制备的氮磷硫共掺杂介孔碳球可广泛应用于超级电容器、电容型脱盐、锂离子电池、钠离子电池等领域。 1

主权项

1.一种氮磷硫共掺杂的介孔碳球，其特征在于该介孔碳球具有有序分布的介孔孔道；其中碳、氮、磷和硫的质量比为：73.7：6.7：3.2：0.4。

2.一种制备根据权利要求1所述的氮磷硫共掺杂的介孔碳球的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

a. 将纳米二氧化硅溶胶，苯胺单体及植酸分散到水溶液中，加入盐酸溶液提供氯离子并调节溶液pH值至0~3，搅拌得到分散均匀的溶液A；所述的植酸与苯胺的摩尔比3:10～9:10；所述的二氧化硅与苯胺的质量比1:1～3:1；

b. 将过硫酸铵溶于盐酸溶液中得到混合均匀的溶液B；所述的盐酸浓度为1M~3M；

c. 将步骤b所得溶液B缓慢滴加入步骤a所得溶液A中，静置，去除溶剂，干燥后得到聚苯胺/植酸/过硫酸铵/二氧化硅聚合物；所述过硫酸铵与苯胺的摩尔比1:1~1:4；

d. 在惰性气体保护下，将步骤c所得聚苯胺/植酸/过硫酸铵/二氧化硅聚合物进行一步控温高温煅烧：煅烧温度为700~1000 ℃，保温时间均为1~4 h；升温速率均为1~5 ℃/min，惰性气体流速为50~150 mL/min，得到氮磷硫共掺杂介孔碳球/二氧化硅复合物，用10%~40%质量浓度的氢氟酸溶液刻蚀二氧化硅球，离心，充分洗涤，过滤干燥得到氮磷硫共掺杂的介孔碳球。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于所述的盐酸的浓度为1M~3M。