一种氮氧共掺杂碳电极材料及其制备方法

技术特征：
1.一种氮氧共掺杂碳电极材料，其特征在于，所述氮氧共掺杂碳电极材料经由混合氨基羟基吡啶、3-卤代苯酚和六亚甲基四胺、水热法聚合制备树脂微球、低温脱卤碳化和低温koh活化制得。2.根据权利要求1所述的氮氧共掺杂碳电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将所述氨基羟基吡啶、所述3-卤代苯酚和所述六亚甲基四胺溶于水中，搅拌形成混合溶液；(2)将所述混合溶液转移到反应釜中进行水热反应，对固体产物进行离心，用水和乙醇交替清洗，干燥得到富含氮氧元素的卤代代树脂微球；(3)将所述树脂微球在氮气气氛中热处理进行碳化，冷却得到黑色样品；(4)将所述黑色样品与koh研磨混合均匀，在氮气气氛中活化，再冷却，用盐酸溶液洗掉固体产物中剩余的所述koh，再用水洗涤至中性，真空干燥得到氮氧共掺杂碳电极材料。3.根据权利要求2所述的氮氧共掺杂碳电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述氨基羟基吡啶、所述3-卤代苯酚和所述六亚甲基四胺的摩尔比为1:1:0.86～1:1:1，所述氨基羟基吡啶的浓度为0.0125mol/l，所述氨基羟基吡啶选自3-氨基-4-羟基吡啶、5-氨基-2-羟基吡啶中的一种，所述3-卤代苯酚选自3-氟苯酚、3-氯苯酚、3-溴苯酚中的一种。4.根据权利要求2所述的氮氧共掺杂碳电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述水热温度为170～190℃，所述水热时间为22～26h。5.根据权利要求4所述的氮氧共掺杂碳电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述水热温度为180℃，所述水热时间为24h。6.根据权利要求2所述的氮氧共掺杂碳电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述热处理温度为475～525℃，所述热处理时间为3～5h。7.根据权利要求6所述的氮氧共掺杂碳电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述热处理时间为4h。8.根据权利要求2所述的氮氧共掺杂碳电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述黑色样品与所述koh的质量比为1：5～1：7，所述活化温度为475～525℃，所述活化时间为7～9h，所述真空干燥温度为110～130℃，所述干燥时间为11～13h。9.根据权利要求8所述的氮氧共掺杂碳电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述黑色样品与所述koh的质量比为1：6，所述活化时间为8h，所述真空干燥温度为120℃，所述干燥时间为12h。10.根据权利要求2～9任一项制备方法制备获得的所述氮氧共掺杂碳电极材料在超级电容器中的应用。

技术总结
本发明公开了一种氮氧共掺杂碳电极材料及其制备方法，属于电化学超级电容器技术领域，通过室温下混合氨基羟基吡啶、3-卤代苯酚和六亚甲基四胺、水热法聚合得到富含氮氧元素的卤代树脂微球、低温脱卤碳化和低温KOH活化制成。本发明中的低温脱卤碳化有利于提升芳香环共轭程度；低温KOH活化则引入大量具有赝电容活性的氢醌羟基/醌羰基，含氮官能团转化为具有赝电容活性的吡咯氮，有效提高了具有赝电容活性杂原子掺杂量；同时，低温KOH活化促进了sp3杂化碳原子向sp2杂化碳原子的转化，提高了共轭程度和导电性，改善其电化学倍率性能。作为超级电容器电极材料时，氮氧共掺杂碳材料表现出高容量、良好的倍率性能和稳定性。良好的倍率性能和稳定性。良好的倍率性能和稳定性。


技术研发人员：郭万春 李新塔 张宇 王君妍 王红梅 王海燕 田克松
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/10/25