[发明专利]氮掺杂磺化多孔碳/聚苯胺复合电极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种氮掺杂磺化多孔碳/聚苯胺复合电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）聚苯乙烯颗粒相分离致孔：将3g微米级聚苯乙烯颗粒加入到80ml甲苯与正庚烷的混合溶液中，超声分散后在搅拌条件下进行恒温反应，产物抽滤后经醇洗、烘干得到多孔聚苯乙烯颗粒；

（2）多孔聚苯乙烯与苯胺共超交联：将步骤（1）制得的多孔聚苯乙烯颗粒与苯胺分散于1,2-二氯乙烷中，加入二甲氧基甲烷充分搅拌溶胀，再加入无水三氯化铁，先在45℃搅拌反应5h，再升温至80℃搅拌反应19h，产物过滤后经甲醇洗、干燥得到含氮超交联聚合物；

（3）热解制备氮掺杂多孔碳：将步骤（2）制得的含氮超交联聚合物和氢氧化钾分散在无水乙醇中，80℃下搅拌至溶剂蒸干，然后将干燥的混合物置于管式炉中，在氮气氛围下进行高温热解，热解产物经酸洗、水洗、烘干后得到氮掺杂多孔碳；

（4）氮掺杂多孔碳的磺化：取0.2g步骤（3）制得的氮掺杂多孔碳分散于浓硫酸中，加热搅拌进行磺化反应，反应结束后经稀释、水洗、干燥得到氮掺杂磺化多孔碳；

（5）氮掺杂磺化多孔碳负载聚苯胺：将步骤（4）得到的氮掺杂磺化多孔碳分散于1mol/L盐酸溶液中，然后加入苯胺搅拌吸附2h，得到含苯胺的混合溶液；另将过硫酸铵溶解在等量1mol/L盐酸溶液中，待其温度降至0-5℃后将其加入到含苯胺的混合溶液中进行原位聚合，产物经水洗、干燥后得到所述氮掺杂磺化多孔碳/聚苯胺复合电极材料。

2.根据权利要求1所述的氮掺杂磺化多孔碳/聚苯胺复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述混合溶液中甲苯与正庚烷的体积比为1:1-7:1；所述恒温反应的温度为30-90℃，时间为2-12h。

3.根据权利要求1所述的氮掺杂磺化多孔碳/聚苯胺复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中每1g多孔聚苯乙烯颗粒使用苯胺0.5-3g、二甲氧基甲烷10-80mmol、无水三氯化铁20-80mmol；所用1,2-二氯乙烷的量按使溶液中无水三氯化铁的浓度为1mmol/ml进行换算。

4.根据权利要求1所述的氮掺杂磺化多孔碳/聚苯胺复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所用含氮超交联聚合物与氢氧化钾的质量比为1:1-1:5；所述高温热解的温度为500-900℃，时间为0.5-2.5h。

5.根据权利要求1所述的氮掺杂磺化多孔碳/聚苯胺复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述磺化反应的温度为30-110℃，时间为0.5-6h。

6.根据权利要求1所述的一种氮掺杂磺化多孔碳/聚苯胺复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述含苯胺的混合溶液中苯胺的浓度为0.02-0.2mol/L、氮掺杂磺化多孔碳的浓度为18.6mg/ml；所用苯胺与过硫酸铵的摩尔比为1:0.5-1:3；所述原位聚合的温度为0-5℃，时间为11h。

7.一种如权利要求1-6任一方法制得的氮掺杂磺化多孔碳/聚苯胺复合电极材料。

8.一种如权利要求7所述的氮掺杂磺化多孔碳/聚苯胺复合电极材料在超级电容器上的应用。