[发明专利]海蜇基高表面掺杂碳电极的制备及其双电层和赝电容行为调控

摘要

本发明提供了一种用于超级电容器电极的海蜇基高表面掺杂碳材料的制备手段及其双电层和赝电容行为调控方法，属于新能源材料领域。该海蜇基高表面掺杂碳材料利用碳化‑活化法制备得到。首先将洗净干燥的海蜇置于管式炉中加热碳化，酸洗干燥后得到碳材料，将该碳材料与一定质量比的KOH、K₂CO₃、KHCO₃、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃等活化剂在研钵中充分研磨后，放入管式炉中加热活化，酸洗干燥后得到海蜇基高表面掺杂碳材料。该方法制备的碳材料具有三维分层多孔结构、高比表面积、杂原子掺杂量丰富可调等特点，能通过调整制备条件对其微观结构、杂原子含量等进行调控，从而用作超级电容器电极材料时可实现对其双电层行为和赝电容行为的有效调控，实现了对超电容性能的有效增强。

主权项

1.一种海蜇基高表面掺杂碳电极的制备方法，其特征在于包含如下的步骤：/n(1) 碳前驱体的选择：采用海洋中水生无脊椎动物海蜇作为前驱体，海蜇富含丰富的蛋白质，是实现氮、氧等异质元素掺杂的有效原材料；/n(2) 碳化：首先将海蜇洗净烘干；然后将烘干的海蜇放入管式炉中，在惰性气氛中以1~10℃ min^-1的升温速率升温至200~1000℃，并保温0~10h进行碳化；之后将碳化后的样品进行清洗，分别在一定浓度的稀盐酸、蒸馏水中充分清洗去除杂质，在烘箱中干燥之后得到碳化后的碳材料，所述惰性气氛选自氢气、氮气或氦气中的一种；/n(3) 活化：将碳化后的碳材料与一定质量比的活化剂在研钵中进行充分的机械研磨，活化剂为：KOH、K₂CO₃、KHCO₃、NaOH 、Na₂CO₃、NaHCO₃等，控制碳化后的碳材料与活化剂的质量比为1：0.1~1：10，然后将均匀的混合物放入管式炉中，在惰性气氛中以1~10℃ min^-1的升温速率升温至500~1200℃，并保温0~10h进行活化，所述惰性气氛选自氢气、氮气或氦气中的一种；/n(4) 清洗：将活化后的样品进行清洗，分别在稀盐酸(0.5~5M, 20～80℃)、 蒸馏水中充分清洗去除杂质，在烘箱中干燥之后得到高表面掺杂碳。/n