[发明专利]一种对小球藻生物碳纳米材料活化及调控掺杂的方法应用于钠离子电容器

摘要

一种对小球藻生物碳纳米材料活化及调控掺杂的方法应用于钠离子电容器本发明提供了一种以小球藻为原料，经过水热活化等步骤制备多孔碳材料的方法，并通过调控正负电极活性物质质量配比将其应用于钠离子电容器。该方法制得具有三维开放结构、大的比表面积的碳纳米材料。并且该碳材料中的掺杂元素也得到了调控。将该碳材料进行质量配比后组装成钠离子电容器，具有能量密度高、比容量高、稳定性好等特点。该方法具有来源丰富、低成本、方法简单的优点，获得的材料具有元素的自掺杂和结构上的自组装。并且在制备钠离子电容器的过程中不需要引入其它活性材料进行匹配，具有简单方便的应用优点。

主权项

1.一种以小球藻为原料经过水热活化掺杂制备多孔碳纳米材料的方法应用于钠离子电容器，其特征在于包括如下步骤：(a) 生物质前驱体的筛选：海洋生物质有良好的亲水性，有益于加工处理；海洋生物的组织结构丰富多样，且含有多种微量元素，利用显微镜等观察小球藻形貌结构，探明孔隙分布及尺寸大小；通过元素和谱学表征，确定生物质前驱体中氮、硫、氧等杂原子的元素含量；(b) 水热预处理：以小球藻为原材料，浸泡于稀硫酸中，搅拌使小球藻充分浸润混合均匀，再转入高压反应釜中进行水热处理；待自然降温后过滤收集水热产物，并用去离子水、无水乙醇先后进行洗涤，最后冷冻干燥；(c) 碳电极材料的制备：称取不同比例的水热产物和氢氧化钾，研磨使其混合均匀；将混合物放入刚玉瓷舟，在管式炉中于氮气保护下，进行碳化处理；待温度自然降温到室温后，取出样品；用稀盐酸溶液对产物进行处理，再用去离子水清洗，待溶液呈中性，过滤干燥，得到黑色粉末产物；d) 组装钠离子电容器：将得到的碳材料与导电剂、粘结剂按照一定的比例混合涂覆在不锈钢片上，在纯氩气氛的手套箱中，以金属钠为负极进行预嵌处理，并将处理之后的碳电极材料与原碳材料进行质量配比后组装钠离子电容器。