[发明专利]一种连通管状氮掺杂碳材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种连通管状氮掺杂碳材料，其特征在于，所述连通管状氮掺杂碳材料具有三维网络结构，所述连通管状氮掺杂碳材料的内部具有多个管状结构，所述管状结构之间相互连通，所述管状结构的端部具有开口并与外界相互连通。

2.权利要求1所述的连通管状氮掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

取具有三维网络结构的纳米棒作为模板；

将所述钛酸盐纳米棒和造孔剂、聚合物单体、引发剂、交联剂和溶剂混合，进行聚合反应，得到聚合物前驱体；

将所述聚合物前驱体进行煅烧，去除模板，得到所述连通管状氮掺杂碳材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述模板的制备方法，包括以下步骤：

将二氧化钛与碱液混合，进行水热反应，得到钛酸盐纳米棒；所述碱液为氢氧化钾或氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的浓度为6～10mol·L^-1；在所述将二氧化钛与碱液混合后的溶液中，所述二氧化钛的浓度为0.02～0.1g·mL^-1，所述水热反应的温度为150～180℃，时间为24～48h。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述造孔剂包括硝酸钾、硝酸钠或氯化铵中的一种，所述聚合物单体包括1-乙烯基咪唑、乙烯基吡咯烷酮或乙烯基吡啶中的一种，所述引发剂包括4,4′-偶氮二氰基戊酸、过硫酸钾或偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种，所述交联剂包括N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯或二异氰酸酯中的一种，所述溶剂包括水、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中的一种；所述模板、所述造孔剂和所述聚合物单体的质量比为(0.5～1.25):(0.5～1.5):2.6。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为700℃～900℃，时间为1h～3h。

6.权利要求1所述的连通管状氮掺杂碳材料在超级电容器中的应用。

7.一种自支撑柔性膜电极，其特征在于，包括权利要求1所述的连通管状氮掺杂碳材料和助剂。

8.根据权利要求7所述的自支撑柔性膜电极，其特征在于，所述助剂包括导电剂、成膜剂和溶剂；所述导电剂包括乙炔黑或科琴黑，所述成膜剂包括聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚四氟乙烯中的一种，所述溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜中的一种。

9.根据权利要求8所述的自支撑柔性膜电极，其特征在于，所述连通管状氮掺杂碳材料和所述导电剂的质量之和占所述连通管状氮掺杂碳材料、所述导电剂和所述成膜剂的质量之和的20％～40％。

10.权利要求7-9任一项所述的自支撑柔性膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述连通管状氮掺杂碳材料和所述助剂配制成浆料，再倒入模具中，干燥，得到所述自支撑柔性膜电极。