CN103407986A - 一种椭球状的氮掺杂介孔碳及其制备方法和应用 - Google Patents

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王静
沈绍典
朱贤
毛东森
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Abstract

本发明公开一种椭球状的氮掺杂介孔碳的制备方法。即首先以椭球状的介孔二氧化硅为硬模板，有机高分子聚合物为碳源，含氮前驱体为氮源，用乙醇做溶剂，搅拌使得碳源和氮源充分浸入到椭球状的介孔二氧化硅的孔道中，待乙醇挥发完后进行干燥，即得氮掺杂的椭球状介孔碳；然后在氮气气氛下控制升温速率为1℃/min升温到600℃焙烧2h，然后再以2℃/min升温到700-1000℃焙烧2h，得到椭球状的介孔碳/二氧化硅复合物；最后将椭球状的介孔碳/二氧化硅复合物在酸溶液中搅拌2h后离心、洗涤、干燥，即得椭球状的氮掺杂介孔碳，由于所得椭球状的氮掺杂介孔碳具有较高堆积密度、有序的介孔结构，可用于制作超级电容器的电极材料。

Description

一种椭球状的氮掺杂介孔碳及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种椭球状的氮掺杂介孔碳材料及其制备方法和其在制作超级电容器的电极材料方面的应用，属于无机纳米材料及电化学领域。
背景技术
有序介孔碳作为一类新型的多孔材料，由于其具有高的比表面积和孔体积，均一的孔径分布，良好的水热稳定性和导电性等优势，以被广泛应用于催化，吸附，电化学，能量存储以及生物的各领域。通过异质原子的掺杂对介孔碳材料进行功能化处理，对其性能的改善有着重要的研究价值和应用前景。在众多的掺杂剂当中，氮是最受研究者们追捧的一种元素。氮在元素周期表中位于第五主族，与碳原子相邻，原子半径也与碳原子的半径接近，因此氮原子的掺杂可使碳材料的晶格畸形变较小。理论和实验研究表明杂原子的掺杂可以改变碳材料的晶体结构和电子结构，从而提高其电化学性能，可以作为超级电容器电极材料。
目前，对于氮掺杂多孔碳材料的研究越来越多。Jing Wei等以三嵌段高聚物F-127为模板剂，用双氰胺做氮源，采用蒸发诱导自组装方法合成出了氮掺杂介孔碳。其比表面积达494-586 m2/g，氮含量最高为13.3%。研究表明，由于具有较大的比表面积和较高的氮含量，该碳材料表现出较强的CO2捕获能力以及良好的电化学性能，当电流密度为0.2A/g时，氮掺杂介孔碳的电容量达262F/g(1M H2SO4)，227F/g(6M KOH)( Wei, Jing,Zhou, Dandan,Sun, Zhenkun, Deng, Yonghui,Xia, Yongyao,Zhao, Dongyuan. A Controllable Synthesis of Rich Nitrogen-Doped Ordered Mesoporous Carbon for CO2Capture and Supercapacitors. Adv. Funct. Mater. 2012.)。
高秋明等以介孔氧化硅粉体、乙二胺为前驱物制备有序介孔碳氮化合物，然后在高温氢氧化钾活化下，通过控制活化剂氢氧化钾与有序介孔碳氮材料的质量比，得到了具有相当高的比表面积和孔容的含氮碳材料，其作为超级电容器的电极材料在碱性电解质中，2mV. s-1扫描速率下其双电容比电容分别达到318F/g和328F/g。但是并没有涉及不同形貌的氮掺杂介孔碳的制备（高秋明;姜金华.一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法:中国，101306807A[P]，2008-11-19.）。
以上方法主要集中于制备具有较大的比表面积和较高的电容量的氮掺杂碳材料，还没有出现对氮掺杂碳材料的形貌进行控制方面的专利申请。由于不同形貌的介孔碳具有不同的堆积密度（所谓堆积密度，是指材料在自然堆积状态下的密度）。其中圆球具有较大的堆积密度值约为0.7405；对于椭球而言，有文献报道，当椭球的长短轴比为1.732时，堆积密度约为0.7704。即椭球的堆积密度将大于圆球状的堆积密度（Aleksandar Donev,Frank H. Stillinger, P. M. Chaikin, Salvatore Torquato. Unusually Dense Crystal Packings of Ellipsoids. Phys.Rev.Lett.92.255506）。并且在超级电容器的制备过程中，具有大的堆积密度的材料有利于活性材料的密集堆积，从而在单位体积内放置更多的活性物质，增加电容器的体积比能量，有利于提高超级电容器的电化学性能。
然而，目前没有关于椭球状的氮掺杂介孔碳制备的报道。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种椭球状的氮掺杂介孔碳材料。
本发明的目的之二是提供上述的一种椭球状的氮掺杂介孔碳材料的制备方法。
本发明的目的之三是提供一种利用上述的一种椭球状的氮掺杂介孔碳材料制作超级电容器的电极材料的方法。
本发明的技术方案
一种椭球状的氮掺杂介孔碳材料，通过包括如下步骤的方法制备：
首先，以椭球状介孔二氧化硅为硬模板，有机高分子聚合物为碳源，含氮前驱体为氮源，用乙醇做溶剂，搅拌使得碳源和氮源充分浸入到椭球状的介孔二氧化硅的孔道中，待乙醇溶剂挥发完后，于30-80℃进行干燥24h，即得氮掺杂的椭球状介孔碳；
上述所用的椭球状的介孔二氧化硅，有机高分子聚合物，含氮前驱体和乙醇的量，按椭球状的介孔二氧化硅：有机高分子聚合物：含氮前驱体：乙醇为1g：2.60-7.54g：0.08-0.27g：20mL比例计算；
通过控制有机高分子聚合物与含氮前驱体的质量比，最终可以得到不同氮含量掺杂的椭球状介孔碳，即含氮前驱体/有机高分子聚合物的质量比为5%-80%之间，椭球状的氮掺杂碳材料仍然保持介孔性质；
所述的椭球状介孔二氧化硅，其孔体积为1.0—1.5cm3/g；
所述的有机高分子聚合物为酚醛树脂或糠醇树脂；
所述的含氮前驱体为三聚氰胺或双氰胺；
然后，在氮气气氛下，将上述所得的氮掺杂的椭球状介孔碳控制升温速率为1℃/min升温到600℃焙烧2h，然后再以2℃/min升温到700-1000℃焙烧2h，得到椭球状的介孔碳/二氧化硅复合物；
最后，将上述得到的椭球状的介孔碳/二氧化硅复合物在酸溶液中搅拌2h，去除二氧化硅，然后离心，所得的沉淀用去离子水洗涤直至洗出液的pH为中性，控制温度为45-60℃进行干燥，即得到椭球状的氮掺杂介孔碳；
所述的酸溶液为质量百分比浓度为5-10% HF水溶液；
通过上述方法制备的椭球状的氮掺杂介孔碳，其中氮元素的含量在1.5%到—5.3%之间。
上述的一种椭球状的氮掺杂介孔碳材料的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）、将乙醇、含氮前驱体与有机高分子聚合物完全溶解后与椭球状的介孔二氧化硅混合，充分搅拌均匀，至乙醇完全挥发后控制温度为30-80℃干燥24h，得氮掺杂的椭球状介孔碳；
（2）、将步骤（1）得到的氮掺杂的椭球状介孔碳在氮气气氛下，控制升温速率为1℃/min升温到600℃焙烧2h，然后再以2℃/min升温到700-1000℃焙烧2h，自然冷却到室温,即得椭球状的介孔碳/二氧化硅混合物；
（3）、将步骤（2）得到的椭球状的介孔碳/二氧化硅复合物加入到质量百分比浓度为5-10%HF水溶液中，搅拌2h后离心，所得的沉淀用去离子水洗涤直至洗出液的pH为中性，控制温度为45-60℃进行干燥，即得椭球状的氮掺杂介孔碳材料。
上述的一种椭球状的氮掺杂介孔碳材料用于制作超级电容器的电极材料，其制作方法包括如下步骤：
将上述得到的椭球状的氮掺杂介孔碳材料与粘结剂聚四氟乙烯乳液，导电石墨按质量比计算，即椭球状的氮掺杂介孔碳材料：聚四氟乙烯乳液：导电石墨为8:1:1的比例进行混合碾磨成片状，并滴加几滴1-甲基-2-吡咯烷酮溶剂以形成泥状混合物为准，然后将泥状混合物均匀涂抹到泡沫镍上，在10MPa压力下压片处理后在120℃下进行真空干燥10h，即得超级电容器的电极材料。在50mV/s的扫描速率下，其比电容量为121.9-254.2F/g。
本发明的有益效果
本发明的一种椭球状的氮掺杂介孔碳的制备方法所得的椭球状的氮掺杂介孔碳，由于椭球的堆积密度相对于圆球堆积密度更大，做为超级电容器的电极材料在相同体积内可以堆积更多的活性物质，从而单位体积的电极材料将具有更大的比电容量。
进一步，本发明的一种椭球状的氮掺杂介孔碳的制备方法，由于通过利用以椭球状的介孔二氧化硅为硬模板，有机高分子聚合物为碳源，含氮前驱体为氮源，在700-1000℃高温下碳化处理得到椭球状的介孔碳/二氧化硅复合物，通过用酸处理去除二氧化硅后的得到的介孔碳材料保持了介孔二氧化硅的形貌和介孔结构，因此，本发明的制备方法易于对碳材料的形貌进行控制，并且最终所得的椭球状的氮掺杂介孔碳的热稳定性良好，孔道不易坍塌，易于复制。
进一步，本发明的一种椭球状的氮掺杂介孔碳的制备方法得到的椭球状的氮掺杂介孔碳具有良好的介孔结构，并且做到了对碳材料形貌的控制，这是其他氮掺杂碳材料的制备中所不具有的。
进一步，本发明的一种椭球状的氮掺杂介孔碳的制备方法，由于制备过程中通过对氮掺杂形成的介孔碳的形貌的控制以及氮元素的掺杂量的控制，所制备出的椭球状的氮掺杂介孔碳材料具有良好的电化学性能，可以用于超级电容器的电极材料。
附图说明
图1、实施例1所用的椭球状的介孔二氧化硅的SEM图；
图2、实施例1的所得的椭球状的氮掺杂介孔碳材料的SEM图；
图3、实施例1的所得的椭球状的氮掺杂介孔碳材料的小角XRD图谱；
图4、实施例1的所得的椭球状的氮掺杂介孔碳材料制作成的超级电容器的电极材料的循环伏安曲线。
具体实施方式
以下通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明，但并不限制本发明。
本发明的各实施例所述方法如无特别说明，均为常规方法。所采用的各种原材料如无特别说明，均能从公开商业途径购买得到。
本发明各实施例所用的仪器或设备的型号及生产厂家的信息如下：
鼓风干燥箱，型号DHG-9920A，生产厂家上海一恒；
管式炉，型号SL1700Ⅱ型，生产厂家上海升利测试仪器有限公司；
马弗炉，型号DC-B8/11型，生产厂家北京独创科技有限公司；x射线衍射(XRD)测试使用荷兰PANalytical公司的X'pert Pro MRD型X射线衍射仪；
扫描电子显微镜(SEM)测试使用日本日立公司的S-3400型扫描电子显微镜；
元素分析测试使用德国ELEMENTAR公司的VARIO EL III 元素分析仪。
本发明对制作的超级电容器电极材料的电化学性能测试采用循环伏安法。仪器为上海辰华仪器有限公司的CHI660C电化学工作站，使用三电极法，铂电极作为对电极，甘汞电极为参比电极，使用6M KOH溶液做为电解质。
本发明的各实施例中所用的椭球状介孔二氧化硅通过如下方法制备：
将1.5g P123加入到含有28g 2M HCl溶液、6.8g KCl和2.0g乙醇的混合物中，搅拌1.5h至P123完全溶解，然后再加入3.12g正硅酸四乙脂，继续搅拌5-10min，盖上表面皿后静置24h，然后把混合物转移到聚四氟乙烯反应釜中，控制温度为120℃进行水热反应24h，所得的反应液抽滤，用去离子水洗涤洗出液中不含有KCl为止，将所得的滤饼在马弗炉中控制温度为500℃煅烧300min即得到长轴与短轴之比为1.732、孔体积为1.0—1.5cm3/g的椭球状的介孔二氧化硅。 
实施例1
一种椭球状的氮掺杂介孔碳材料的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）、0.08g含氮前驱体溶解在20ml的乙醇中，加入1.0g椭球状的介孔二氧化硅，再加入1.51g有机高分子聚合物，搅拌使得有机高分子聚合物和含氮前驱体充分浸入到椭球状的介孔二氧化硅的孔道中，待乙醇溶剂挥发完后，于30℃进行干燥24h，得到氮掺杂的椭球状介孔碳；
上述所用的椭球状的介孔二氧化硅，有机高分子聚合物，含氮前驱体和乙醇的量，按椭球状的介孔二氧化硅：有机高分子聚合物：含氮前驱体：乙醇为1g：1.51g：0.08g：20ml的比例计算；
所述的椭球状的介孔二氧化硅，其长轴与短轴之比为1.732、孔体积为1.0—1.5cm3/g； 
所述的有机高分子聚合物为酚醛树脂；
所述的含氮前驱体为双氰胺；
所述双氰胺/酚醛树脂的质量比为5%；
（2）、将步骤（1）得到的氮掺杂的椭球状介孔碳转移到磁舟内，放置于管式炉中，在氮气气氛下，控制升温速率为1℃/min升温到600℃焙烧2h，然后再以2℃/min升温到700℃焙烧2h，自然冷却到室温,即得椭球状的介孔碳/二氧化硅混合物；
（3）、将步骤（2）得到的椭球状的介孔碳/二氧化硅复合物加入到质量百分比浓度为5%HF水溶液中，搅拌2h后离心，所得的沉淀用去离子水洗涤直至洗出液的pH为中性，控制温度为45℃进行干燥，即得椭球状的氮掺杂介孔碳材料。
上述得到的椭球状的氮掺杂介孔碳材料通过电子扫描显微镜进行观察，结果见图2。由图2可以看出其具有均一的椭球形貌；
将上述得到的椭球状的氮掺杂介孔碳材料通过X-射线衍射仪（XRD）结构分析其小角XRD图谱，结果如图3所示，从图3中可以看出在2θ为1-2度之间有一个明显的衍射峰，2度左右有两个衍射峰。由此说明了样品具有有序的介孔结构，高温煅烧并没有破坏介孔结构。
上述得到的椭球状的氮掺杂介孔碳进行元素分析测试（德国ELEMENTAR公司的VARIO EL III 元素分析仪）。结果表明，所得的椭球状的氮掺杂介孔碳材料中，氮元素含量为1.5%。
将上述得到的椭球状的氮掺杂介孔碳材料制作成超级电容器的电极材料，其制作方法包括如下步骤：
将上述得到的椭球状的氮掺杂介孔碳材料与聚四氟乙烯乳液，导电石墨按质量比计算，即椭球状的氮掺杂介孔碳材料：聚四氟乙烯：导电石墨为8:1:1的比例进行合碾磨，并滴加几滴1-甲基-2-吡咯烷酮溶剂得到泥状混合物为准，然后将泥状混合物均匀涂抹到泡沫镍上，在10MPa压力下压片处理后在120℃下进行真空干燥10h，即得超级电容器的电极材料。
上述所得的超级电容器的电极材料通过上海辰华CHI660C电化学工作站使用循环伏安法进行测定。结果见图4，从图4中可以看出，在50mVs-1的扫描速率下，曲线成类似矩形结构，说明样品具有明显的电化学行为，其比电容量为156.6F/g。
实施例2
一种椭球状的氮掺杂介孔碳材料的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）、称取0.27g含氮前驱体溶解在热的去离子水，加入1.0g椭球状的介孔二氧化硅，搅拌1h后放置在烘箱顶部至水挥发完全，再加入1.36g有机高分子聚合物和20ml乙醇，搅拌使得有机高分子聚合物和含氮前驱体充分浸入到椭球状的介孔二氧化硅的孔道中，待乙醇溶剂挥发完后，于55℃进行干燥24h，得到氮掺杂的椭球状介孔碳；
上述所用的椭球状的介孔二氧化硅，有机高分子聚合物，含氮前驱体和乙醇的量，按椭球状的介孔二氧化硅：有机高分子聚合物：含氮前驱体：乙醇为1g：1.36 g：0.27g：20ml的比例计算；
所述的椭球状的介孔二氧化硅，其长轴与短轴之比为1.732、孔体积为1.0—1.5cm3/g；
所述的有机高分子聚合物为酚醛树脂；
所述的含氮前驱体为三聚氰胺；
所述三聚氰胺/酚醛树脂的质量比为20%；
（2）、将步骤（1）得到的氮掺杂的椭球状介孔碳转移到磁舟内，放置于管式炉，在氮气气氛下，控制升温速率为1℃/min升温到600℃焙烧2h，然后再以2℃/min升温到850℃焙烧2h，自然冷却到室温,即得椭球状的介孔碳/二氧化硅混合物；
（3）、将步骤（2）得到的椭球状的介孔碳/二氧化硅复合物加入到质量百分比浓度为5%HF水溶液中，搅拌2h后离心，所得的沉淀用去离子水洗涤直至洗出液的pH为中性，控制温度为60℃进行干燥，即得具有良好的比电容量椭球状的氮掺杂介孔碳材料。
上述所得的氮掺杂椭球状介孔碳，结果元素分析表明，其中氮含量为2.2%。
将上述得到的椭球状的氮掺杂介孔碳材料制作成超级电容器的电极材料，其制作方法同实施例1，最终所得的超级电容器的电极材料使用上海辰华CHI660C电化学工作站使用循环伏安法进行测定，在50mV/s的扫描速率下，其比电容量为254.2 F/g。
实施例3
一种椭球状的氮掺杂介孔碳材料的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）将0.31g含氮前驱体溶解在20ml乙醇中，加入1.0g椭球状的介孔二氧化硅，再加入0.61g有机高分子聚合物，搅拌使得有机高分子聚合物和含氮前驱体充分浸入到介孔二氧化硅的孔道中，待乙醇溶剂挥发完后，于55℃进行干燥24h，得到氮掺杂的椭球状介孔碳；
上述所用的椭球状的介孔二氧化硅，有机高分子聚合物，含氮前驱体和乙醇的量，按椭球状的介孔二氧化硅：有机高分子聚合物：含氮前驱体：乙醇为1g：0.61g：0.31g：20ml的比例计算；
所述的椭球状的介孔二氧化硅，其长轴与短轴之比为1.732、孔体积为1.0—1.5cm3/g；
所述的有机高分子聚合物为糠醇树脂；
所述的含氮前驱体为双氰胺；
所述双氰胺/糠醇树脂的质量比为50%；
（2）、将步骤（1）得到的氮掺杂的椭球状介孔碳转移到磁舟内，放置于管式炉中，在氮气气氛下，控制升温速率为1℃/min升温到600℃焙烧2h，然后再以2℃/min升温到850℃焙烧2h，自然冷却到室温,即得椭球状的介孔碳/二氧化硅混合物；
（3）、将步骤（2）得到的椭球状的介孔碳/二氧化硅复合物加入到质量百分比浓度为5%HF水溶液中，搅拌2h后离心，所得的沉淀用去离子水洗涤直至洗出液的pH为中性，控制温度为60℃进行干燥，即得椭球状的氮掺杂介孔碳材料。
上述所得的氮掺杂椭球状介孔碳，结果元素分析表明，其中氮含量为3.6%。
将上述得到的椭球状的氮掺杂介孔碳材料制作成超级电容器的电极材料，其制作方法同实施例1，最终所得的超级电容器的电极材料使用通过上海辰华CHI660C电化学工作站使用循环伏安法进行测定。在50mV/s的扫描速率下，其比电容量为121.9F/g。
实施例4
一种椭球状的氮掺杂介孔碳材料的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）、称取0.27g含氮前驱体溶解在热的去离子水中，再加入1.0g椭球形介孔二氧化硅，搅拌1h后放置在烘箱顶部至溶剂挥发完全，然后加入0.34g有机高分子聚合物，再加入20mL乙醇溶液，搅拌使得有机高分子聚合物和含氮前驱体充分浸入到介孔二氧化硅的孔道中，待乙醇溶剂挥发完后，于80℃进行干燥24h，得到氮掺杂的椭球状介孔碳；
上述所用的椭球状的介孔二氧化硅，有机高分子聚合物，含氮前驱体和乙醇的量，按椭球状的介孔二氧化硅：有机高分子聚合物：含氮前驱体：乙醇为1g：0.34 g：0.27g：20ml的比例计算；
所述的椭球状的介孔二氧化硅，其长轴与短轴之比为1.732、孔体积为1.0—1.5cm3/g；
所述的有机高分子聚合物为糠醇树脂；
所述的含氮前驱体为三聚氰胺；
所述三聚氰胺/糠醇树脂的质量比为80%；
（2）、将步骤（1）得到的氮掺杂的椭球状介孔碳转移到磁舟内，放置于管式炉中，在氮气气氛下，控制升温速率为1℃/min升温到600℃焙烧2h，然后再以2℃/min升温到1000℃焙烧2h，自然冷却到室温,即得椭球状的介孔碳/二氧化硅混合物；
（3）、将步骤（2）得到的椭球状的介孔碳/二氧化硅复合物加入到质量百分比浓度为5%HF水溶液中，搅拌2h后离心，所得的沉淀用去离子水洗涤直至洗出液的pH为中性，控制温度为60℃进行干燥，即得椭球状的氮掺杂介孔碳材料。
上述所得的椭球状的氮掺杂介孔碳，结果元素分析表明，其中氮含量为5.3%。
将上述得到的椭球状的氮掺杂介孔碳材料制作成超级电容器的电极材料，其制作方法同实施例1，最终所得的超级电容器的电极材料使用通过上海辰华CHI660C电化学工作站使用循环伏安法进行测定。在50mV/s的扫描速率下，其比电容量为207.3 F/g。
以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型均应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种椭球状的氮掺杂介孔碳的制备方法，其特征在于：
首先，以椭球状的介孔二氧化硅为硬模板，有机高分子聚合物为碳源，含氮前驱体为氮源，用乙醇做溶剂，搅拌使得碳源和氮源充分浸入到椭球状的介孔二氧化硅的孔道中，待乙醇溶剂挥发完后，于30-80℃进行干燥24h，得到氮掺杂的椭球状介孔碳；
上述所用的椭球状的介孔二氧化硅，有机高分子聚合物，含氮前驱体和乙醇的量，按椭球状的介孔二氧化硅：有机高分子聚合物：含氮前驱体：乙醇为1g：0.34-1.51g：0.08-0.27g：20mL比例计算；
所述的椭球状的介孔二氧化硅，其孔体积为1.0—1.5cm3/g；
所述的有机高分子聚合物为酚醛树脂或糠醇树脂；
所述的含氮前驱体为三聚氰胺或双氰胺；
然后，在氮气气氛下，将上述所得的氮掺杂的椭球状介孔碳控制升温速率为1℃/min升温到600℃焙烧2h，然后再以2℃/min升温到700-1000℃焙烧2h，得到椭球状的介孔碳/二氧化硅复合物；
最后，将上述得到的椭球状的介孔碳/二氧化硅复合物在酸溶液中搅拌2h，然后离心，所得的沉淀用去离子水洗涤直至洗出液的pH为中性，控制温度为45-60℃进行干燥，即得到椭球状的氮掺杂介孔碳；
所述的酸溶液为质量百分比浓度为5-10% HF水溶液。
2.如权利要求1所述的一种椭球状的氮掺杂介孔碳的制备方法，其特征在于所  述的椭球状的介孔二氧化硅的长轴与短轴之比为1.732。
3.如权利要求2所述的一种椭球状的氮掺杂介孔碳的制备方法，其特征在于所用的椭球状的介孔二氧化硅，有机高分子聚合物，含氮前驱体和乙醇的量，按椭球状的介孔二氧化硅：有机高分子聚合物：含氮前驱体：乙醇为1g：1.51 g：0.08g：20ml的比例计算；
所述的有机高分子聚合物为酚醛树脂；
所述的含氮前驱体为双氰胺。
4.如权利要求1所述的一种椭球状的氮掺杂介孔碳的制备方法，其特征在于所用的椭球状的介孔二氧化硅，有机高分子聚合物，含氮前驱体和乙醇的量，按椭球状的介孔二氧化硅：有机高分子聚合物：含氮前驱体：乙醇为1g：1.36 g：0.27g：20ml的比例计算；
所述的有机高分子聚合物为酚醛树脂；
所述的含氮前驱体为三聚氰胺。
5.如权利要求1所述的一种椭球状的氮掺杂介孔碳的制备方法，其特征在于所用的椭球状的介孔二氧化硅，有机高分子聚合物，含氮前驱体和乙醇的量，按椭球状的介孔二氧化硅：有机高分子聚合物：含氮前驱体：乙醇为1g：0.61 g：0.31g：20ml的比例计算；
所述的有机高分子聚合物为糠醇树脂；
所述的含氮前驱体为双氰胺。
6.如权利要求1所述的一种椭球状的氮掺杂介孔碳的制备方法，其特征在于所用的椭球状的介孔二氧化硅，有机高分子聚合物，含氮前驱体和乙醇的量，按椭球状的介孔二氧化硅：有机高分子聚合物：含氮前驱体：乙醇为1g：0.34g：0.27g：20ml的比例计算；
所述的有机高分子聚合物为糠醇树脂；
所述的含氮前驱体为三聚氰胺。
7.如权利要求1-6任一权利要求所述的制备方法中得到的椭球状的氮掺杂介孔碳材料在超级电容器的电极材料制作中的应用。
8.如权利要求7所述的利用椭球状的氮掺杂介孔碳制作超级电容器的电极材料的方法，其特征在于步骤如下：
将椭球状的氮掺杂介孔碳材料与粘结剂聚四氟乙烯乳液，导电石墨按质量比计算，即椭球状的氮掺杂介孔碳材料：聚四氟乙烯乳液：导电石墨为8:1:1的比例进行混合碾磨成片状，并滴加几滴1-甲基-2-吡咯烷酮溶剂以形成泥状混合物为准，然后将泥状混合物均匀涂抹到泡沫镍上，在10MPa压力下压片处理后在120℃下进行真空干燥10h，即得超级电容器的电极材料。
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