[发明专利]一种富氮掺杂多孔结构碳材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种富氮掺杂多孔结构碳材料，其特征在于：富氮掺杂多孔结构碳材料由水溶性酚醛树脂、表面活性剂F127和作为氮源的鸟嘌呤混合，通过溶剂蒸发自组装法制备而成。

2.根据权利要求1所述的富氮掺杂多孔结构碳材料，其特征在于：所述富氮掺杂多孔结构碳材料的微孔含量减小，介孔含量增加至16%，比表面积范围在384~578 m² g^-1。

3.根据权利要求1所述的富氮掺杂多孔结构碳材料，其特征在于：所述的水溶性酚醛树脂的质量分数为20 %，表面活性剂F127的平均分子量为12600，EO₁₀₆PO₇₀EO₁₀₆。

4.根据权利要求1所述富氮掺杂多孔结构碳材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤（1），将表面活性剂F127与鸟嘌呤、水溶性酚醛树脂按一定质量比加入到去离子水和无水乙醇的混合溶液中，通过蒸发自组装过程得到含氮前驱体；

步骤（2），在氮气保护下，将含氮前驱体放入管式炉中煅烧，经热解得到富氮掺杂改性的多孔碳材料；

步骤（3）将上述富氮掺杂改性的多孔碳材料用去离子水和无水乙醇分别进行反复洗涤、过滤，烘干得到富氮掺杂多孔结构碳材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的表面活性剂F127与鸟嘌呤的质量比为1：0.5~3，所述的去离子水和无水乙醇的混合溶液的质量比为1：2。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述富氮掺杂改性的多孔碳材料具有大量的蜂窝状孔径，平均孔径分布在3.77 nm。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述含氮前驱体在高温碳化过程后得到的富氮掺杂改性的多孔碳材料的含氮量范围为13.32~24.29%。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述含氮前驱体在高温碳化过程后得到的富氮掺杂改性的多孔碳材料含有吡啶氮和吡咯氮总量范围为56.85~67.64 %。

9.根据权利要求1所述富氮掺杂多孔结构碳材料作为锂离子电池负极材料的应用，其特征在于：当电流密度为100 mA g^-1时，比容量值为607 mAh g^-1。

10.根据权利要求1所述富氮掺杂多孔结构碳材料作为超级电容器材料的应用，其特征在于：当电流密度为0.5 A g^-1时，比电容为218 F g^-1。