CN105294962B - 单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的制备方法和单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的制备方法和单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的制备方法，属于聚合物技术领域。该方法将催化剂、间羟基苯硼酸和甲醛在溶剂中溶解，然后将反应体系转移到反应釜中，水热聚合反应后得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球；所述催化剂为氨水和/或胺类，所述溶剂为水溶液、醇溶液或水和醇类化合物的混合溶液。本发明还提供一种单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的制备方法，该方法将得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球进行煅烧后得到炭球。本发明得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球具有较高的单分散性，树脂球的尺寸可以大范围内调节，有利于其应用。

Description

单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的制备方法和单分散本体 硼氮掺杂树脂基炭球的制备方法

技术领域

本发明属于聚合物技术领域，具体涉及一种单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的制备方法和单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的制备方法。

背景技术

掺杂异原子的炭材料，特别是硼氮掺杂的炭材料，在能源存储与转化、电传感等领域具有很大应用潜力。此外，单分散胶体球受到广泛的关注，因为它们拥有广泛的应用，例如：药物的传递、医学诊断、胶体催化剂、复杂结构和纳米器件。通过溶胶凝胶的方法，一些高分子球(诸如，聚苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯和羟基丙烯酸甲酯)已经被合成出来，但是，由于它们热力学性稳定差，所以不能通过炭化方法制备相应的单分散本体硼氮掺杂炭球。而高温裂解法和模板法，由于对设备要求比较和后处理不方便等，所以不能用这些方法大规模合成单分散本体硼氮掺杂炭球。

由于良好的热力学稳定性和过程简单，利用溶胶凝胶法合成酚醛树脂球和相应的单分散本体硼氮掺杂炭球越来越受到人们的广泛关注。最近，有文献报道拓展法通过间苯二酚和甲醛聚合制备树脂球和相应的单分散本体硼氮掺杂炭球(Angew.Chem.,Int.Ed.2011,50,5947-5951.)，可是，产物表面不够光滑，所制备的树脂球和单分散本体硼氮掺杂炭球不含有硼氮等异原子(氧除外，因为几乎所有的炭材料里面含有氧)；还有文献报道了苯并噁嗪合成法(J.Am.Chem.Soc.2011,133,15304-15307.)，通过温度调节合成了树脂球和相应的单分散本体硼氮掺杂炭球，但是，球的粒径大小区间很小，并且使用了表面活性剂，单位体积溶液得到的产物量少，所制备的高分子球和单分散本体硼氮掺杂炭球中含氮量很少。

现有的合成的高分子球和单分散本体硼氮掺杂炭球内的异原子的种类和含量很少，目前还没有人报道本体掺杂硼氮树脂球和单分散本体硼氮掺杂炭球的合成；并且很多树脂高分子球和单分散本体硼氮掺杂炭球的合成多采用模板法，后处理不方便。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的高分子球和单分散本体硼氮掺杂炭球内的异原子的种类和含量很少，且制备方法处理不方便的问题，而提供一种单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的制备方法和单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的制备方法。

本发明首先提供一种单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的制备方法，包括以下步骤：

将催化剂、间羟基苯硼酸和甲醛在溶剂中溶解，聚合反应后得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球；

所述催化剂为氨水和/或胺类；

所述溶剂为水溶液、醇溶液或水和醇类化合物的混合溶液。

优选的是，所述的催化剂为氨水。

优选的是，所述的醇类化合物为甲醇、乙醇、异丙醇和乙二醇中的一种或多种。

优选的是，所述的醇类化合物为乙醇。

优选的是，所述的溶解的温度为0℃～50℃。

优选的是，所述的聚合反应的温度为100℃～220℃。

优选的是，所述的聚合反应的时间为1小时～50小时。

本发明提供一种单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的制备方法，包括以下步骤：

将上述技术方案所述的制备方法得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球进行煅烧，得到单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球。

优选的是，所述的煅烧的温度为500℃～1300℃。

优选的是，所述的煅烧的时间为1小时～12小时。

本发明的有益效果

本发明首先提供一种单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的制备方法，该方法将催化剂、间羟基苯硼酸和甲醛在溶剂中溶解，然后将反应体系转移到反应釜中，水热聚合反应后得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球；所述催化剂为氨水和/或胺类，所述溶剂为水溶液、醇溶液或水和醇类化合物的混合溶液。本发明将氨水和/或胺类作为催化剂用于间羟基苯硼酸和甲醛的聚合反应中，甲醛、间羟基苯硼酸和作为催化剂的氨水和/或胺类在溶剂中形成胶束，在胶束中，氨水和/或胺类催化间羟基苯硼酸和甲醛发生聚合反应，从而得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球；在反应过程中，氨水和/或胺类不仅能够催化间羟基苯硼酸和甲醛的聚合反应，还能够分布在胶束的表面，形成正电荷，静电排斥作用使胶束的表面带有相同的电荷，从而使得胶束之间相互排斥，抑制了胶束之间的粘结，得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球具有较高的单分散性，树脂球的尺寸可以大范围内调节，有利于其应用。本发明提供的方法制备单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球具有较高的产率。

本发明提供一种单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的制备方法，该方法将得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球进行煅烧后得到炭球，因此本发明提供的单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球也具有较高的单分散性。实验结果表明，本发明提供的单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的粒子直径在50nm～2000nm之间可调。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的扫描电镜图；

图2为本发明实施例6制备的单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的扫描电镜图；

图3为本发明实施例6得到的单分散本体硼氮掺杂炭球电极的循环伏安曲线；

图4为本发明实施例6得到的单分散本体硼氮掺杂炭球电极的恒电流充放电曲线；

图5为本发明实施例6得到的单分散本体硼氮掺杂炭球电极的的电容速率曲线；

图6为在本发明实施例6得到单分散本体硼氮掺杂炭球电极的的循环稳定性曲线；

图7为在本发明实施例2得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的扫描电镜图；

图8为本发明实施例2得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的粒径统计图；

图9为本发明实施例7制备的单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的扫描电镜图；

图10为在本发明实施例3得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的扫描电镜图；

图11为本发明实施例8制备的单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的扫描电镜图；

图12为在本发明实施例4得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的扫描电镜图；

图13为在本发明实施例5得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的扫描电镜图。

具体实施方式

本发明提供一种单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的制备方法，包括以下步骤：

将催化剂、间羟基苯硼酸和甲醛在溶剂中溶解，水热聚合反应后得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球；

所述催化剂为氨水和/或胺类；

所述溶剂为水溶液、醇溶液或水和醇类化合物的混合溶液。

本发明首先将催化剂、间羟基苯硼酸和甲醛在溶剂中溶解，得到混合溶液，所述催化剂为氨水和/或胺类，优选为氨水，胺类优选为乙二胺。本发明对所述催化剂、间羟基苯硼酸和甲醛在溶剂中溶解的顺序没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的制备酚醛树脂的技术方案即可。本发明优选先将间羟基苯硼酸加入到溶剂中，然后向其中加入催化剂，最后再向其中加入甲醛，得到混合溶液，将反应体系转移到反应釜中，加热。所述甲醛加入后，间羟基苯硼酸、甲醛和催化剂在溶剂中形成胶束，在所述胶束中，所述催化剂催化甲醛和间羟基苯硼酸进行聚合反应，得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球。为了使原料充分溶解和混合，本发明在将间羟基苯硼酸加入到溶剂中后，优选将其进行第一搅拌溶解；加入催化剂后，本发明优选将得到的溶液进行第二搅拌；向其中加入甲醛后，得到混合溶液，本发明优选对得到的混合溶液进行第三搅拌，然后进行水热反应。

在本发明中，所述溶剂为水溶液、醇溶液或水和醇类化合物的混合溶液，优选为水和醇类化合物的混合溶液，所述醇类化合物优选为甲醇、乙醇、异丙醇和乙二醇中的一种或多种，更优选为乙醇，本发明对所述水和醇类化合物的混合溶液中水和醇类化合物的比例没有特殊的限制，能够使间羟基苯硼酸、甲醛和催化剂溶解并产生胶束即可；本发明对所述间羟基苯硼酸和甲醛的比例没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的酚醛聚合反应过程中酚类化合物与甲醛的比例即可；本发明对所述催化剂的用量及浓度也没有限制，所述催化剂部分包裹在形成的胶束的表面，形成正电荷，静电排斥作用抑制了胶束的团聚，所以提高了得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的单分散性，在本发明中，所述催化剂的摩尔浓度优选为0mmol/L～708mmol/L，更优选为0.885mmol/L～354mmol/L，为了能够更充分地发挥催化剂的作用，在本发明中，所述甲醛的体积与所述间羟基苯硼酸的质量比优选为(10～1000)μL:(10～1000)mg，更优选为(21～221)μL:(19～190)mg。所述第一搅拌的温度优选为0℃～50℃，更优选为20℃～40℃，最优选为25℃～35℃；本发明对第一搅拌的时间没有特殊的限制，将所述间羟基苯硼酸溶解即可，在本发明中，所述第一搅拌的时间优选为5分钟～15分钟；所述第二搅拌的目的是将所述催化剂与所述间羟基苯硼酸混合均匀，所述第二搅拌的时间优选为5分钟～30分钟，更优选为10分钟～15分钟；所述第三搅拌的时间优选为5分钟～10分钟；所述第二搅拌与所述第三搅拌优选在所述第一搅拌的温度下进行。得到间羟基苯硼酸、催化剂和甲醛的混合溶液后，在所述混合溶液中，在所述催化剂的作用下和在水热条件下，所述间羟基苯硼酸与所述甲醛发生聚合反应，得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球。本发明对所述间羟基苯硼酸与甲醛反应的条件没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的酚醛树脂的制备的技术方案即可。在本发明中，所述聚合反应的温度优选为100℃～220℃，更优选为110℃～160℃。本发明对所述搅拌和水热的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的搅拌和水热的技术方案即可。在本发明中，所述聚合反应的时间优选为1小时～50小时，更优选为2小时～20小时，更优选为4小时～10小时。

在所述聚合反应的过程中，所述甲醛、间羟基苯硼酸和催化剂在溶剂中形成胶束，在所述胶束中，作为催化剂的氨水和/或胺类催化间羟基苯硼酸和甲醛的聚合反应，从而得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球；在反应过程中，作为催化剂的氨水和/或胺类还能够分布在胶束的表面，使得胶束表面带有同样电荷，从而使得胶束之间存在排斥作用，抑制了胶束之间的粘结，得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球具有较高的单分散性，其尺寸具有良好的可调节性，有利于其应用。

所述聚合反应完成后，本发明优选将得到的反应液进行后处理，得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球，具体过程如下：

本发明将得到的反应液进行固液分离，然后将得到的固体进行清洗，将得到的清洗后的固体进行干燥，得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球。本发明对所述固液分离的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的固液分离的技术方案即可，在本发明中，所述固液分离优选为离心，本发明对所述离心的参数设置没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的离心的技术方案即可。在本发明中，所述离心的速率为6000rpm～13000rpm，更优选为8000rpm～12000rpm，所述离心的时间优选为1分钟～20分钟，更优选为5分钟～15分钟。本发明对所述清洗的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的清洗的技术方案即可。在本发明中，所述清洗优选为用水清洗，所述清洗的次数优选为2次～5次。本发明对所述干燥的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的干燥的技术方案即可。在本发明中，所述干燥的温度优选为60℃～120℃，更优选为80℃～100℃，所述干燥的时间优选为4小时～24小时，更优选为8小时～12小时。

得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球后，本发明对所述单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球进行扫描电镜扫描分析，结果表明，本发明提供的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球具有较高的单分散性，且树脂球的尺寸可以在大范围内调节。

本发明提供一种单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的制备方法，将氨水和/或胺类用于间羟基苯硼酸和甲醛的聚合反应中，甲醛、间羟基苯硼酸和作为催化剂的氨水和/或胺类在溶剂中形成胶束，在胶束中，氨水和/或胺类催化间羟基苯硼酸和甲醛发生聚合反应，从而得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球；在反应过程中，部分氨水和/或胺类还能够分布在胶束的表面，使胶束表面带有相同的电荷，静电排斥作用抑制了胶束之间的粘结，使得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球具有较高的单分散性，树脂球的尺寸可以大范围内调节，有利于其应用。

本发明提供一种单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的制备方法，包括以下步骤：

将上述技术方案所述制备方法得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球进行煅烧，得到单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球。

得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球后，本发明将所述单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球进行煅烧，所述单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球得到炭化，从而得到单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球。本发明对所述煅烧的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的煅烧的技术方案即可。本发明优选将得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球置于管式炉中，将其进行煅烧，得到炭球，在本发明中，所述煅烧的温度优选为500℃～1300℃，更优选为600℃～1100℃，最优选为800℃～1000℃；所述煅烧的时间优选为1小时～12小时，更优选为2小时～6小时。

得到炭球后，本发明将得到的炭球进行扫描电镜扫描分析，结果表明，本发明提供的单分散本体硼氮掺杂炭球具有较高的单分散性，得到的单分散本体硼氮掺杂炭球的尺寸能够在较大的范围内调节。

本发明将上述技术方案所述制备方法得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球进行炭化后得到单分散本体硼氮掺杂炭球，因此本发明制备的单分散本体硼氮掺杂炭球也具有较高的单分散性，球的粒径可调节区间大，有利于其的应用。

本发明得到的单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球可以用作双电层电容器的电极材料，具体过程如下：

本发明将单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球、活性炭和PTFE按照8:1:1的质量比，研磨均匀，涂敷在泡沫镍上，然后压片，得到单分散本体硼氮掺杂炭球电极。本发明对所述单分散本体硼氮掺杂炭球电极制备方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的双电层电容器的电极材料制备的技术方案即可。得到单分散本体硼氮掺杂炭球电极后，用电解液泡一段时间，待相关的电化学检测。

本发明对得到的担载铂的单分散本体硼氮掺杂炭球电极的电容性能进行测试，具体过程如下：

本发明将所述单分散本体硼氮掺杂炭球电极作为工作电极，进行电容性能测试实验，得到循环伏安曲线、恒电流充放电曲线、充放电循环曲线和电化学阻抗谱，并且根据不同密度下的恒电流充放电曲线，计算得到能量密度与功率密度关系的曲线。结果表明，本发明将得到的炭球制备成的双电层电容器的电极，具有优异的电容性能。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球、单分散本体硼氮掺杂炭球及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将66.2mg间羟基苯硼酸加入到12mL水和4mL甲醇的混合溶液中，在30℃下搅拌溶解10分钟后，向其中加入300μL氨水，然后将得到的混合溶液搅拌10分钟后向其中加入69μL甲醛，搅拌10分钟后，将得到的混合溶液置于反应釜中，在120℃下搅拌6小时。将得到的反应产物在8000rpm转速下离心5分钟，将得到的离心后的固体水洗两次，在80℃下干燥12小时，得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球。

本发明对得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球进行扫描电镜扫描分析，结果如图1所示，图1为本发明实施例1制备的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的扫描电镜图，由图1可以看出，本发明制备的酚醛树脂球具有较高的单分散性。本实施例制备的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的粒径为256nm。

实施例2

将66.2mg间羟基苯硼酸加入到16mL水中，在30℃下搅拌溶解10分钟后，向其中加入10μL氨水，然后将得到的混合溶液搅拌10分钟后向其中加入69μL甲醛，搅拌10分钟后，将得到的混合溶液置于反应釜中，在100℃下搅拌50小时。将得到的反应产物在8000rpm转速下离心5分钟，将得到的离心后的固体水洗两次，在80℃下干燥12小时，得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球。

本发明对得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球进行扫描电镜扫描分析，结果如图7所示，图7为本发明实施例2制备的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的扫描电镜图，由图7可以看出，本发明制备的酚醛树脂球具有较高的单分散性。本发明将得到的扫描电镜图进行粒径统计，结果如图8所示，图8为本发明实施例2得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的粒径统计图，由图8可以看出，本发明制备的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的粒径分布较窄，单分散性较好。本实施例制备的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的粒径为615nm。

实施例3

将66.2mg间羟基苯硼酸加入到16mL水中，在30℃下搅拌溶解10分钟后，向其中加入200μL氨水，然后将得到的混合溶液搅拌10分钟后向其中加入69μL甲醛，搅拌10分钟后，将得到的混合溶液置于反应釜中，在220℃下搅拌1小时。将得到的反应产物在13000rpm转速下离心5分钟，将得到的离心后的固体水洗两次，在100℃下干燥6小时，得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球。

本发明对得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球进行扫描电镜扫描分析，结果如图10所示，图10为本发明实施例3制备的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的扫描电镜图，由图10可以看出，本发明制备的酚醛树脂球具有较高的单分散性。本实施例制备的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的粒径为156nm，结果如表1所示，表1为本发明实施例和比较例制备的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的检测结果。

实施例4

将66.2mg间羟基苯硼酸加入到到12mL水和4mL甲醇的混合溶液中，在30℃下搅拌溶解10分钟后，向其中加入150μL氨水，然后将得到的混合溶液搅拌10分钟后向其中加入69μL甲醛，搅拌10分钟后，将得到的混合溶液置于反应釜中，在160℃下搅拌4小时。将得到的反应产物在7000rpm转速下离心3分钟，将得到的离心后的固体水洗两次，在80℃下干燥6小时，得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球。

本发明对得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球进行扫描电镜扫描分析，结果如图12所示，图12为本发明实施例4制备的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的扫描电镜图，由图12可以看出，本发明制备的酚醛树脂球具有较高的单分散性。本实施例制备的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的粒径为845nm。

实施例5

将66.2mg间羟基苯硼酸加入到到12mL水和4mL甲醇的混合溶液中，在30℃下搅拌溶解10分钟后，向其中加入800μL氨水，然后将得到的混合溶液搅拌10分钟后向其中加入69μL甲醛，搅拌10分钟后，将得到的混合溶液置于反应釜中，在160℃下搅拌4小时。将得到的反应产物在12000rpm转速下离心5分钟，将得到的离心后的固体水洗两次，在80℃下干燥6小时，得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球。

本发明对得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球进行扫描电镜扫描分析，结果如图13所示，图13为本发明实施例5制备的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的扫描电镜图，由图13可以看出，本发明制备的酚醛树脂球具有较高的单分散性。本实施例制备的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的粒径为96nm。

实施例6

将实施例1得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球在500℃下在管式炉中煅烧12小时，得到单分散本体硼氮掺杂炭球。

本发明将得到的单分散本体硼氮掺杂炭球进行扫描电镜扫描分析，结果如图2所示，图2为本发明实施例6制备的单分散本体硼氮掺杂炭球的扫描电镜图，由图2可以看出，本发明制备的单分散本体硼氮掺杂炭球的粒径为210nm，粒径均匀，具有较高的单分散性。

得到炭球后，用其制备成双电层电容器的电极，由此可知，本发明提供的炭球可以用作双电层电容器的电极材料。本发明对得到的炭球电极进行循环伏安表征，结果如图3所示，图3为本发明实施例6得到的炭球制备的电极的循环伏安曲线，由图3可以看出，本发明制备的炭球电极具有高的速率性能；本发明对得到的炭球电极进行恒电流充放电表征，结果如图4和图5，结果显示电极具有高的电容器性能和良好的速率响应；本发明对得到的炭球电极进行循环性能表征，结果6如图，说明炭球电极具有稳定的性能。

实施例7

将实施例2得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球在1300℃下在管式炉中煅烧1小时，得到单分散本体硼氮掺杂炭球。

本发明将得到的单分散本体硼氮掺杂炭球进行扫描电镜扫描分析，结果如图9所示，图9为本发明实施例7制备的单分散本体硼氮掺杂炭球的扫描电镜图，由图9可以看出，本发明制备的单分散本体硼氮掺杂炭球的粒径为495nm，粒径均匀，具有较高的单分散性。

得到炭球后，用其制备成双电层电容器的电极，由此可知，本发明提供的炭球可以用作双电层电容器的电极材料。本发明对得到的炭球电极进行循环伏安表征，本发明制备的炭球电极具有高的速率性能；本发明对得到的炭球电极进行恒电流充放电表征，炭球电极具有高的电容器性能和良好的速率响应，由恒电流充放电数据计算得到的能量密度和功率密度曲线，结果显示炭球电极具有较高的能量密度和功率密度；本发明对得到的炭球电极进行循环性能表征，结果说明炭球电极具有稳定的性能。

实施例8

将实施例3得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球在900℃下在管式炉中煅烧4小时，得到单分散本体硼氮掺杂炭球。

本发明将得到的单分散本体硼氮掺杂炭球进行扫描电镜扫描分析，结果如图11所示，图11为本发明实施例8制备的单分散本体硼氮掺杂炭球的扫描电镜图，由图11可以看出，本发明制备的单分散本体硼氮掺杂炭球的粒径为115nm，粒径均匀，具有较高的单分散性。

得到炭球后，用其制备成双电层电容器的电极，由此可知，本发明提供的炭球可以用作双电层电容器的电极材料。本发明对得到的炭球电极进行循环伏安表征，本发明制备的炭球电极具有高的速率性能；本发明对得到的炭球电极进行恒电流充放电表征，炭球电极具有高的电容器性能和良好的速率响应，由恒电流充放电数据计算得到的能量密度和功率密度曲线，结果显示炭球电极具有较高的能量密度和功率密度；本发明对得到的炭球电极进行循环性能表征，结果说明炭球电极具有稳定的性能。

实施例9

将实施例4得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球在900℃下在管式炉中煅烧4小时，得到单分散本体硼氮掺杂炭球。

得到炭球后，用其制备成双电层电容器的电极，由此可知，本发明提供的炭球可以用作双电层电容器的电极材料。本发明对得到的炭球电极进行循环伏安表征，本发明制备的炭球电极具有高的速率性能；本发明对得到的炭球电极进行恒电流充放电表征，炭球电极具有高的电容器性能和良好的速率响应，由恒电流充放电数据计算得到的能量密度和功率密度曲线，结果显示炭球电极具有较高的能量密度和功率密度；本发明对得到的炭球电极进行循环性能表征，结果说明炭球电极具有稳定的性能。

实施例10

将实施例5得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球在900℃下在管式炉中煅烧4小时，得到单分散本体硼氮掺杂炭球。

得到炭球后，用其制备成双电层电容器的电极，由此可知，本发明提供的炭球可以用作双电层电容器的电极材料。本发明对得到的炭球电极进行循环伏安表征，本发明制备的炭球电极具有高的速率性能；本发明对得到的炭球电极进行恒电流充放电表征，炭球电极具有高的电容器性能和良好的速率响应，由恒电流充放电数据计算得到的能量密度和功率密度曲线，结果显示炭球电极具有较高的能量密度和功率密度；本发明对得到的炭球电极进行循环性能表征，结果说明炭球电极具有稳定的性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的制备方法，包括以下步骤：

将催化剂、间羟基苯硼酸和甲醛在溶剂中溶解，经过聚合反应后得到单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球；

所述催化剂为氨水和/或乙二胺；

所述溶剂为水、醇或水和醇类化合物的混合溶液；

所述的聚合反应的温度为100℃～220℃；

聚合反应的时间为1小时～50小时；

所述甲醛的体积与所述间羟基苯硼酸的质量比为(10～1000)μL:(10～1000)mg；

所述催化剂的摩尔浓度为0.885mmol/L～354mmol/L。

2.根据权利要求1所述的一种单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为氨水。

3.根据权利要求1所述的一种单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的制备方法，其特征在于，所述的醇类化合物为甲醇、乙醇、异丙醇和乙二醇中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一种单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的制备方法，其特征在于，所述的醇类化合物为乙醇。

5.根据权利要求1所述的一种单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球的制备方法，其特征在于，所述溶解的温度为0℃～50℃。

6.一种单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的制备方法，包括以下步骤：

将权利要求1～5任意一项所述的制备方法得到的单分散本体硼氮掺杂树脂高分子球进行煅烧，得到单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球。

7.根据权利要求6所述的一种单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为500℃～1300℃。

8.根据权利要求6所述的一种单分散本体硼氮掺杂树脂基炭球的制备方法，其特征在于，所述煅烧的时间为1小时～12小时。