[发明专利]一种氮掺杂多孔碳材料及其制备方法和在超级电容器中的应用

权利要求书

1.一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括：

（1）以无水乙醇作为溶剂，加入镍盐、表面活性剂、氮源、酚醛树脂、正硅酸乙酯和稀盐酸并混合，得到溶胶，所述镍盐为硝酸镍、氯化镍和乙酸镍中的至少一种，所述氮源为双氰胺、氰胺、尿素和吡咯中的至少一种；所述溶胶中镍盐、表面活性剂、氮源、酚醛树脂、正硅酸乙酯和稀盐酸的含量分别为0.05～0.5g/mL、0.1～0.5g/mL、0.05～0.5 g/mL、0.1～0.5g/mL、0.01～0.1mL/mL和0.1～1mL/mL；

（2）将所得溶胶静置规定时间后，再经干燥处理，得到凝胶；

（3）将所得凝胶在700℃～1100℃下进行热处理后，再经刻蚀和清洗，得到所述氮掺杂多孔碳材料；所述刻蚀所用刻蚀液为氢氟酸和盐酸的混合酸溶液；

所述氮掺杂多孔碳材料含有微孔结构和介孔结构，氮原子含量＞5at%，比表面积超过1000m²/g。

2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶胶中镍盐、表面活性剂、氮源、酚醛树脂、正硅酸乙酯和稀盐酸的含量分别为0.1g/mL、0.2g/mL、0.1 g/mL、0.2g/mL、0.4mL/mL和0.04mL/mL；所述稀盐酸的浓度为1mol/L。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为P123。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述正硅酸乙酯和氮源的质量比为1：（0.1～2）。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述静置的温度为室温，时间为1～5天；所述干燥处理的温度为30～50℃，时间为1～5天。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述静置的时间为2天；所述干燥处理的温度为50℃，时间为2天。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为800℃～1000℃。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在热处理之前，将所得凝胶进行粉碎处理。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的时间为不超过4小时。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的时间为2小时。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述热处理过程中所通入的气体为氩气、氢气、氨气和甲烷混合气体；所述氩气、氢气、氨气和甲烷混合气体的流量分别为10～1000sccm、0～100sccm、10～500sccm和0～50sccm。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述热处理过程中所通入的气体为氩气、氢气、氨气和甲烷混合气体；所述氩气、氢气、氨气和甲烷混合气体的流量分别为300sccm、50sccm、100sccm和5sccm。

13.一种根据权利要求1-12中任一项所述的制备方法制备的氮掺杂多孔碳材料，其特征在于，所述氮掺杂多孔碳材料含有微孔结构和介孔结构，氮原子含量＞5at%，比表面积超过1000m²/g；所述氮掺杂多孔碳材料中氮掺杂形式为石墨型氮、吡啶型氮和吡咯型氮中的至少一种。

14.一种如权利要求13所述的氮掺杂多孔碳材料在制备超级电容器中的应用。