[发明专利]掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料及其制备方法

权利要求书

1.掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、将丙烯腈、丙烯酰胺、偶氮二异丁腈、醋酸锌和纳米二氧化钒加入溶剂中混匀，加入引发剂，在惰性气体下55～75℃反应，得到功能聚丙烯腈；

B、将功能聚丙烯腈、聚丙烯腈溶液和发泡剂混匀，倒入模具中在160～190℃发泡，发泡结束后冷却至室温并放置，得到多孔聚丙烯腈；

C、将多孔聚丙烯腈进行石墨化反应，得到掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料。

2.根据权利要求1所述的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤A中，丙烯腈﹕丙烯酰胺﹕偶氮二异丁腈质量比为85﹕14﹕1～98﹕1﹕1。

3.根据权利要求2所述的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：丙烯腈、丙烯酰胺和偶氮二异丁腈三者总量在溶液中的质量浓度为40～60％。

4.根据权利要求1所述的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤A中，醋酸锌与纳米二氧化钒质量比为1﹕1～3﹕1。

5.根据权利要求4所述的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：醋酸锌和纳米二氧化钒两者总质量为丙烯腈、丙烯酰胺和偶氮二异丁腈三者总质量的10～30％。

6.根据权利要求1所述的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述引发剂为过硫化物。

7.根据权利要求6所述的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述引发剂为过硫化钾。

8.根据权利要求7所述的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述引发剂的添加量为丙烯腈、丙烯酰胺和偶氮二异丁腈三者总质量的0.3～1.5％。

9.根据权利要求1所述的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述溶剂为二甲亚砜、乙醇、丙酮或石油醚中的任意一种。

10.根据权利要求1所述的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤B中，功能聚丙烯腈与聚丙烯腈溶液质量比为3﹕7～5﹕5。

11.根据权利要求10所述的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯腈溶液的质量浓度为70～90％。

12.根据权利要求1所述的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤B中，所述发泡剂为偶氮化合物或磺酰肼类化合物。

13.根据权利要求12所述的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：发泡剂的加入量为功能聚丙烯腈和聚丙烯腈溶液总质量的1～5％。

14.根据权利要求1所述的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述反应时间为20～30小时；步骤B中，所述发泡时间为15～30分钟；所述放置时间为24～36小时。

15.根据权利要求1～14任一项所述的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤C中，所述石墨化反应包括以下步骤：在170～280℃下预氧化100～140分钟，然后通入惰性气体，再于600±5℃、650±5℃、700±5℃、750±5℃、800±5℃分别反应20～40分钟，然后在惰性气体保护下冷却到室温。

16.由权利要求1～15任一项所述的制备方法制备得到的掺杂氧化锌-纳米二氧化钒的多孔碳复合电极材料。