CN106158430A - 一种用于超级电容器的电极材料的制备方法 - Google Patents
一种用于超级电容器的电极材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106158430A CN106158430A CN201610804722.1A CN201610804722A CN106158430A CN 106158430 A CN106158430 A CN 106158430A CN 201610804722 A CN201610804722 A CN 201610804722A CN 106158430 A CN106158430 A CN 106158430A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- doping
- porous carbon
- hour
- preparation
- carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 78
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 76
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 27
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 claims abstract description 26
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 96
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 40
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 12
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 6
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 6
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 claims description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 1H-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC=NC2=C1 HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- TXCUYYCVTDXNFZ-UHFFFAOYSA-M N.[OH-].O.O.O.[K+] Chemical compound N.[OH-].O.O.O.[K+] TXCUYYCVTDXNFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- SAXCKUIOAKKRAS-UHFFFAOYSA-N cobalt;hydrate Chemical compound O.[Co] SAXCKUIOAKKRAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- SPIFDSWFDKNERT-UHFFFAOYSA-N nickel;hydrate Chemical compound O.[Ni] SPIFDSWFDKNERT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- IPCXNCATNBAPKW-UHFFFAOYSA-N zinc;hydrate Chemical compound O.[Zn] IPCXNCATNBAPKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/48—Conductive polymers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了一种用于超级电容器的电极材料的制备方法，包括一个制备金属有机骨架化合物的步骤，然后再将其置于氮气氛围中煅烧、盐酸酸洗，即可得到氮掺杂的碳，再把氮掺杂的碳与氢氧化钾按照一定的质量比混合于氮气氛围中进行活化，这样可得到氮掺杂的多孔碳，在苯胺原位聚合的过程中将氮掺杂的多孔碳加入进去，继续在低温搅拌反应，可得到三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料。与现有技术相比，本发明通过对金属有机骨架化合物进行高温裂解与活化引入氮掺杂的多孔碳，然后将其与聚苯胺复合，合成方法简单、有效，得到的复合材料可用于超级电容器的电极材料，其性能较优异，可以大规模的工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于材料学领域，涉及一种超级电容器，具体来说是一种用于超级电容器的电极材料的制备方法。
背景技术
超级电容器是介于传统电容器和二次电池之间的新型储能器件。具有高功率密度、高能量密度、循环寿命长等优点,在移动通讯、信息技术、消费电子、航空航天等领域具有广阔的应用前景,并引起了世界各国的广泛关注。在双电层超级电容器技术发展过程中，以碳材料为主的电极材料的发展起着至为关键的作用，而这取决于对碳材料的分散形式及导电形式的深入理解，特别是对于高表面积粉末形式的碳和高表面积纤维形式的碳的透彻了解。因此，目前碳材料始终是双电层超级电容器电极材料发展中的重中之重。而赝电容材料导电聚苯胺(PANI)原料易得、合成简便、成本低廉，且比容量也较高，同时具有良好的化学稳定性。
Zhu等人利用氢氧化钾刻蚀石墨烯得到多孔的石墨烯，将其用于超级电容器测试时，在6mol/L KOH电解液中体现出265 F/g （在1A/g电流下）的比容量（Small（DOI:10.1002/smll.201503855））。专利申请200910115604.X公开了一种以石油焦为原料与氢氧化钾按照一定质量比活化制得中孔多孔碳，该方法制备的多孔碳材料比表面积仅为1860m2g-1，比容量也仅为156F g-1。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种用于超级电容器的电极材料的制备方法，所述的这种用于超级电容器的电极材料的制备方法要解决现有技术中的用于超级电容器的电极材料比表面积小，比容量低的技术问题。
本发明提供了一种用于超级电容器的电极材料的制备方法，包括如下步骤：
1)一个制备金属有机骨架化合物的步骤，将有机配体溶于甲醇溶液中，所述的有机配体为2-甲基咪唑、咪唑、苯并咪唑中的任意一种，配成浓度为0.01-1g/mL的甲醇溶液；将金属离子溶于甲醇溶液中，所述的金属离子为锌、钴、铁、镍中的一种或者两种以上的组合，配成金属离子的浓度为0.01-1g/mL的甲醇溶液，然后将有机配体的甲醇溶液和金属离子的甲醇溶液按照体积比1：1混合，搅拌，搅拌时间为0.01-240小时，然后静置0.01-480小时，得到悬浮物；将得到的悬浮物在每分钟500-16000rpm下离心0.1-60分钟，用甲醇溶液反复洗涤1-100次，得到沉淀，然后在干燥箱中0.5-240小时；
2)一个制备氮掺杂的碳的步骤，将步骤（1）中得到的沉淀在惰性气体中以0.5-20℃/min的加热速率加热到500-1200℃反应0.1-48小时，煅烧结束后，再用0.1-4 mol/L的盐酸的水溶液和去离子水中依次洗涤1-20次后置于烘箱中40-90℃烘干0.5-48小时，得到氮掺杂的碳；
3)一个制备氮掺杂的多孔碳的步骤，将步骤（2）中得到的氮掺杂的碳与氢氧化钾按照质量比为1:1-1:5混合研磨，再置于惰性气氛中以0.5-20℃/min的加热速率加热到500-1200℃活化0.1-48小时，活化结束后，再用0.1-4 mol/L的盐酸的水溶液和去离子水中依次洗涤1-20次后置于烘箱中40-90℃烘干0.5-48小时，得到氮掺杂的多孔碳；
4)一个制备三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料的步骤，将步骤（3）中得到的氮掺杂的多孔碳分散于苯胺的盐酸溶液中，然后进行苯胺的原位聚合，将得到的产物进行洗涤，即可得到三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料，即用于超级电容器的电极材料。
进一步的，所述步骤（2）中的惰性气体为氮气、氩气中的至少一种。
进一步的，所述步骤（3）中的惰性气体为氮气、氩气中的至少一种。
进一步的，所述步骤（4）中的盐酸浓度为0.01-6mol/L，苯胺在盐酸中的浓度为0.01-1g/mL，氮掺杂的多孔碳与苯胺的质量比为1:1-1:10。
本发明通过简单的反应制备金属有机骨架化合物，然后再将其置于氮气氛围中煅烧、盐酸酸洗，即可得到氮掺杂的碳。再把氮掺杂的碳与氢氧化钾按照一定的质量比混合于氮气氛围中进行活化，这样可得到氮掺杂的多孔碳。在苯胺原位聚合的过程中将氮掺杂的多孔碳加入进去，继续在低温搅拌反应，可得到三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料。
本发明通过高温裂解与活化金属有机骨架化合物得到氮掺杂的多孔碳，然后将其与聚苯胺复合，合成方法简单、有效，得到的复合材料可用于超级电容器的电极材料，其具有很高的比表面积，性能较优异，可以大规模的工业化生产。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明通过苯胺的原位聚合合成三维交联聚苯胺/氮掺杂多孔碳复合材料，其具有较高的比容量，同时合成方法简单，在未来的能量储存方面较好的应用前景。通过本发明的方法获得了一种具有较高的比容量，电化学特性好的三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料，其比表面积可达3326.356m2g-1，与聚苯胺复合后，比容量可高达700F g-1。整个过程方法简单、绿色环保、有效，适于产业化规模，具有较高的经济价值和应用前景。
附图说明
图1为实施例1所得的氮掺杂多孔碳的比表面积和孔径和分布图。
图2为实施例1所得的三维交联聚苯胺/氮掺杂多孔碳的TEM图。
图3为实施例1所得的三维交联聚苯胺/氮掺杂多孔碳在三电极体系测试中得到的倍率性能图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
（1）金属有机骨架化合物的制备
将2-甲基咪唑溶于0.1-1000mL的甲醇溶液中，配成浓度为0.01-1g/mL的甲醇溶液；六水合硝酸锌溶于0.1-1000mL的甲醇溶液中，配成浓度为0.01-1g/mL的甲醇溶液。然后将两者混合搅拌，搅拌时间为0.01-240小时，然后静置0.01-480小时，得到悬浮物。将悬浮物在每分钟500-16000rpm下离心0.1-60分钟，用甲醇溶液反复洗涤1-100次，得到沉淀，然后在干燥箱中0.5-240小时。
（2）氮掺杂的碳的制备
将得到的金属有机骨架化合物在惰性气体中以0.5-20℃/min的加热速率加热到500-1200℃反应0.1-48小时。煅烧结束后，再用0.1-4 mol/L的盐酸的水溶液和去离子水中依次洗涤1-20次后置于烘箱中40-90℃烘干0.5-48小时，得到氮掺杂的碳。
（3）氮掺杂的多孔碳的制备
将氮掺杂的碳与氢氧化钾按照质量比为1:1-1:5混合研磨，再置于惰性气氛中以0.5-20℃/min的加热速率加热到500-1200℃活化0.1-48小时。活化结束后，再用0.1-4 mol/L的盐酸的水溶液和去离子水中依次洗涤1-20次后置于烘箱中40-90℃烘干0.5-48小时，得到氮掺杂的多孔碳。
（4）三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料的制备
氮掺杂的多孔碳分散于苯胺的盐酸溶液中，然后进行苯胺的原位聚合，将得到的产物进行洗涤，即可得到三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料。
图1为实施例1所得的氮掺杂多孔碳的比表面积和孔径和分布图。
图2为实施例1所得的三维交联聚苯胺/氮掺杂多孔碳的TEM图。
由图3可知，通过本发明的方法获得了一种具有较高的比容量，电化学特性好的三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料，其比表面积可达3326.356 m2g-1，与聚苯胺复合后，比容量可高达700F g-1。
实施例2
（1）金属有机骨架化合物的制备
将2-甲基咪唑溶于0.1-1000mL的甲醇溶液中，配成浓度为0.01-1g/mL的甲醇溶液；六水合硝酸钴溶于0.1-1000mL的甲醇溶液中，配成浓度为0.01-1g/mL的甲醇溶液。然后将两者混合搅拌，搅拌时间为0.01-240小时，然后静置0.01-480小时，得到悬浮物。将悬浮物在每分钟500-16000rpm下离心0.1-60分钟，用甲醇溶液反复洗涤1-100次，得到沉淀，然后在干燥箱中0.5-240小时。
（2）氮掺杂的碳的制备
将得到的金属有机骨架化合物在惰性气体中以0.5-20℃/min的加热速率加热到500-1200℃反应0.1-48小时。煅烧结束后，再用0.1-4 mol/L的盐酸的水溶液和去离子水中依次洗涤1-20次后置于烘箱中40-90℃烘干0.5-48小时，得到氮掺杂的碳。
（3）氮掺杂的多孔碳的制备
将氮掺杂的碳与氢氧化钾按照质量比为1:1-1:5混合研磨，再置于惰性气氛中以0.5-20℃/min的加热速率加热到500-1200℃活化0.1-48小时。活化结束后，再用0.1-4 mol/L的盐酸的水溶液和去离子水中依次洗涤1-20次后置于烘箱中40-90℃烘干0.5-48小时，得到氮掺杂的多孔碳。
（4）三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料的制备
氮掺杂的多孔碳分散于苯胺的盐酸溶液中，然后进行苯胺的原位聚合，将得到的产物进行洗涤，即可得到三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料。
实施例3
（1）金属有机骨架化合物的制备
将2-甲基咪唑溶于0.1-1000mL的甲醇溶液中，配成浓度为0.01-1g/mL的甲醇溶液；六水合硝酸铁溶于0.1-1000mL的甲醇溶液中，配成浓度为0.01-1g/mL的甲醇溶液。然后将两者混合搅拌，搅拌时间为0.01-240小时，然后静置0.01-480小时，得到悬浮物。将悬浮物在每分钟500-16000rpm下离心0.1-60分钟，用甲醇溶液反复洗涤1-100次，得到沉淀，然后在干燥箱中0.5-240小时。
（2）氮掺杂的碳的制备
将得到的金属有机骨架化合物在惰性气体中以0.5-20℃/min的加热速率加热到500-1200℃反应0.1-48小时。煅烧结束后，再用0.1-4 mol/L的盐酸的水溶液和去离子水中依次洗涤1-20次后置于烘箱中40-90℃烘干0.5-48小时，得到氮掺杂的碳。
（3）氮掺杂的多孔碳的制备
将氮掺杂的碳与氢氧化钾按照质量比为1:1-1:5混合研磨，再置于惰性气氛中以0.5-20℃/min的加热速率加热到500-1200℃活化0.1-48小时。活化结束后，再用0.1-4 mol/L的盐酸的水溶液和去离子水中依次洗涤1-20次后置于烘箱中40-90℃烘干0.5-48小时，得到氮掺杂的多孔碳。
（4）三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料的制备
氮掺杂的多孔碳分散于苯胺的盐酸溶液中，然后进行苯胺的原位聚合，将得到的产物进行洗涤，即可得到三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料。
实施例4
（1）金属有机骨架化合物的制备
将2-甲基咪唑溶于0.1-1000mL的甲醇溶液中，配成浓度为0.01-1g/mL的甲醇溶液；六水合硝酸镍溶于0.1-1000mL的甲醇溶液中，配成浓度为0.01-1g/mL的甲醇溶液。然后将两者混合搅拌，搅拌时间为0.01-240小时，然后静置0.01-480小时，得到悬浮物。将悬浮物在每分钟500-16000rpm下离心0.1-60分钟，用甲醇溶液反复洗涤1-100次，得到沉淀，然后在干燥箱中0.5-240小时。
（2）氮掺杂的碳的制备
将得到的金属有机骨架化合物在惰性气体中以0.5-20℃/min的加热速率加热到500-1200℃反应0.1-48小时。煅烧结束后，再用0.1-4 mol/L的盐酸的水溶液和去离子水中依次洗涤1-20次后置于烘箱中40-90℃烘干0.5-48小时，得到氮掺杂的碳。
（3）氮掺杂的多孔碳的制备
将氮掺杂的碳与氢氧化钾按照质量比为1:1-1:5混合研磨，再置于惰性气氛中以0.5-20℃/min的加热速率加热到500-1200℃活化0.1-48小时。活化结束后，再用0.1-4 mol/L的盐酸的水溶液和去离子水中依次洗涤1-20次后置于烘箱中40-90℃烘干0.5-48小时，得到氮掺杂的多孔碳。
（4）三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料的制备
氮掺杂的多孔碳分散于苯胺的盐酸溶液中，然后进行苯胺的原位聚合，将得到的产物进行洗涤，即可得到三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料。
尽管已经示出和描述了本发明的具体实施例，然而对于本领域的技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、替换、修改以及变型，被发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种用于超级电容器的电极材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）一个制备金属有机骨架化合物的步骤，将有机配体溶于甲醇溶液中，所述的有机配体为2-甲基咪唑、咪唑、苯并咪唑中的任意一种，配成浓度为0.01-1g/mL的甲醇溶液；将金属离子溶于甲醇溶液中，所述的金属离子为锌、钴、铁、镍中的一种或者两种以上的组合，配成金属离子的浓度为0.01-1g/mL的甲醇溶液，然后将有机配体的甲醇溶液和金属离子的甲醇溶液按照体积比1：1混合，搅拌，搅拌时间为0.01-240小时，然后静置0.01-480小时，得到悬浮物；将得到的悬浮物在每分钟500-16000rpm下离心0.1-60分钟，用甲醇溶液反复洗涤1-100次，得到沉淀，然后在干燥箱中0.5-240小时；
2）一个制备氮掺杂的碳的步骤，将步骤（1）中得到的沉淀在惰性气体中以0.5-20℃/min的加热速率加热到500-1200℃反应0.1-48小时，煅烧结束后，再用0.1-4 mol/L的盐酸的水溶液和去离子水中依次洗涤1-20次后置于烘箱中40-90℃烘干0.5-48小时，得到氮掺杂的碳；
3）一个制备氮掺杂的多孔碳的步骤，将步骤（2）中得到的氮掺杂的碳与氢氧化钾按照质量比为1:1-1:5混合研磨，再置于惰性气氛中以0.5-20℃/min的加热速率加热到500-1200℃活化0.1-48小时，活化结束后，再用0.1-4 mol/L的盐酸的水溶液和去离子水中依次洗涤1-20次后置于烘箱中40-90℃烘干0.5-48小时，得到氮掺杂的多孔碳；
4）一个制备三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料的步骤，将步骤（3）中得到的氮掺杂的多孔碳分散于苯胺的盐酸溶液中，然后进行苯胺的原位聚合，将得到的产物进行洗涤，即可得到三维交联的聚苯胺/氮掺杂的多孔碳复合材料，即用于超级电容器的电极材料。
2.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中的惰性气体为氮气、氩气中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4）中的惰性气体为氮气、氩气中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤5）中的盐酸浓度为0.01-6mol/L，苯胺在盐酸中的浓度为0.01-1g/mL，氮掺杂的多孔碳与苯胺的质量比为1:1-1:10。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610804722.1A CN106158430A (zh) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | 一种用于超级电容器的电极材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610804722.1A CN106158430A (zh) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | 一种用于超级电容器的电极材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106158430A true CN106158430A (zh) | 2016-11-23 |
Family
ID=57341117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610804722.1A Pending CN106158430A (zh) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | 一种用于超级电容器的电极材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106158430A (zh) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108242549A (zh) * | 2016-12-27 | 2018-07-03 | 吴宇恩 | 一种viii族单原子分散的催化剂及其制备方法 |
| CN108461306A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-08-28 | 浙江大学 | 一种多层级n掺杂碳纳米棒复合材料及其制备方法 |
| CN108630455A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-10-09 | 青岛大学 | 一种利用1,3,5-三咪唑基苯为碳源制备超级电容器的方法 |
| CN108766787A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-06 | 青岛大学 | 一种利用4,4`-双咪唑基联苯为碳源制备超级电容器的方法 |
| CN109136979A (zh) * | 2018-08-08 | 2019-01-04 | 东华大学 | 中空锌掺杂氧化钴镍包覆的氮掺杂碳复合材料及其制备 |
| CN109248702A (zh) * | 2018-09-06 | 2019-01-22 | 北京科技大学 | 非贵金属的n掺杂介孔碳结构双功能电催化剂的制备方法 |
| CN109553081A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-04-02 | 桑顿新能源科技有限公司 | 一种新型钠电负极材料的制备方法 |
| CN110211816A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-06 | 常州乾艺智能制造科技有限公司 | 一种基于高比表面积活性炭电极材料的高能量密度双电层电容器的制备方法 |
| CN110534351A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-12-03 | 嘉兴田然贸易有限公司 | 一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器及其制法 |
| CN110853930A (zh) * | 2018-08-21 | 2020-02-28 | Tcl集团股份有限公司 | 电极材料及其制备方法和超级电容器 |
| CN111072986A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-28 | 江汉大学 | 一种无定形zif及核-壳结构的zif-67@无定形zif的合成方法及制作的电极 |
| CN112490014A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-12 | 中国海洋大学 | 一种用于超级电容器的碳基/pani复合电极材料及其制备方法 |
| CN112919446A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-08 | 益诺鑫电气(深圳)有限公司 | 一种氮掺杂多孔碳负载MoS2纳米花的电极材料及制法 |
| CN113178338A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-27 | 福州大学 | 一种咔唑基多孔碳/聚苯胺复合电极材料及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006310514A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Tohoku Univ | 電気二重層キャパシタ用電極材料 |
| CN102649843A (zh) * | 2012-05-16 | 2012-08-29 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种聚苯胺/活性炭复合材料及其制备方法 |
| CN103395768A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-11-20 | 苏州纳埃净化科技有限公司 | 一种高比表面积孔径均匀规则的微孔纳米碳球的制备方法 |
| CN104979105A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-10-14 | 苏州大学 | 一种氮掺杂多孔碳材料、制备方法及其应用 |
| CN105006374A (zh) * | 2015-08-20 | 2015-10-28 | 东南大学 | 盐模板法制备多孔氮碳复合物及其在超级电容器中的应用 |
-
2016
- 2016-09-06 CN CN201610804722.1A patent/CN106158430A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006310514A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Tohoku Univ | 電気二重層キャパシタ用電極材料 |
| CN102649843A (zh) * | 2012-05-16 | 2012-08-29 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种聚苯胺/活性炭复合材料及其制备方法 |
| CN103395768A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-11-20 | 苏州纳埃净化科技有限公司 | 一种高比表面积孔径均匀规则的微孔纳米碳球的制备方法 |
| CN104979105A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-10-14 | 苏州大学 | 一种氮掺杂多孔碳材料、制备方法及其应用 |
| CN105006374A (zh) * | 2015-08-20 | 2015-10-28 | 东南大学 | 盐模板法制备多孔氮碳复合物及其在超级电容器中的应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NAGY L.TORAD等: "Electric double-layer capacitors based on highly graphitized nanoporous carbons derived from ZIF-67", 《CHEMISTRY》 * |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108242549A (zh) * | 2016-12-27 | 2018-07-03 | 吴宇恩 | 一种viii族单原子分散的催化剂及其制备方法 |
| CN108242549B (zh) * | 2016-12-27 | 2021-08-17 | 中国科学技术大学 | 一种viii族单原子分散的催化剂及其制备方法 |
| CN108461306A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-08-28 | 浙江大学 | 一种多层级n掺杂碳纳米棒复合材料及其制备方法 |
| CN108461306B (zh) * | 2018-03-28 | 2019-07-12 | 浙江大学 | 一种多层级n掺杂碳纳米棒复合材料及其制备方法 |
| CN108630455A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-10-09 | 青岛大学 | 一种利用1,3,5-三咪唑基苯为碳源制备超级电容器的方法 |
| CN108766787A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-06 | 青岛大学 | 一种利用4,4`-双咪唑基联苯为碳源制备超级电容器的方法 |
| CN109136979A (zh) * | 2018-08-08 | 2019-01-04 | 东华大学 | 中空锌掺杂氧化钴镍包覆的氮掺杂碳复合材料及其制备 |
| CN110853930A (zh) * | 2018-08-21 | 2020-02-28 | Tcl集团股份有限公司 | 电极材料及其制备方法和超级电容器 |
| CN109248702A (zh) * | 2018-09-06 | 2019-01-22 | 北京科技大学 | 非贵金属的n掺杂介孔碳结构双功能电催化剂的制备方法 |
| CN109553081A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-04-02 | 桑顿新能源科技有限公司 | 一种新型钠电负极材料的制备方法 |
| CN110211816A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-06 | 常州乾艺智能制造科技有限公司 | 一种基于高比表面积活性炭电极材料的高能量密度双电层电容器的制备方法 |
| CN110211816B (zh) * | 2019-06-25 | 2021-12-14 | 常州乾艺智能制造科技有限公司 | 一种高能量密度双电层电容器的制备方法 |
| CN110534351A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-12-03 | 嘉兴田然贸易有限公司 | 一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器及其制法 |
| CN110534351B (zh) * | 2019-09-16 | 2022-01-28 | 嘉兴田然贸易有限公司 | 一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器及其制法 |
| CN111072986A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-28 | 江汉大学 | 一种无定形zif及核-壳结构的zif-67@无定形zif的合成方法及制作的电极 |
| CN112490014A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-12 | 中国海洋大学 | 一种用于超级电容器的碳基/pani复合电极材料及其制备方法 |
| CN112919446A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-08 | 益诺鑫电气(深圳)有限公司 | 一种氮掺杂多孔碳负载MoS2纳米花的电极材料及制法 |
| CN113178338A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-27 | 福州大学 | 一种咔唑基多孔碳/聚苯胺复合电极材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106158430A (zh) | 一种用于超级电容器的电极材料的制备方法 | |
| Zhao et al. | Bi-interface induced multi-active MCo2O4@ MCo2S4@ PPy (M= Ni, Zn) sandwich structure for energy storage and electrocatalysis | |
| Gu et al. | Microwave-assisted synthesis of nanosphere-like NiCo2O4 consisting of porous nanosheets and its application in electro-catalytic oxidation of methanol | |
| CN105253871B (zh) | 超级电容器用含氮碳材料及其制备方法、超级电容器电极材料 | |
| CN107887180B (zh) | 一种在泡沫镍上原位生长Ni-MOF-74的方法 | |
| CN105097299B (zh) | 四氧化三钴/NiCoAl双层氢氧化物复合材料及其制备方法 | |
| CN104733716B (zh) | 一种钼氧化物/氮掺杂碳复合电极材料及其制备方法 | |
| CN105244191A (zh) | 一种钴酸锰多孔纳米片/泡沫镍复合电极材料的制备方法 | |
| CN102992308A (zh) | 一种具有高比电容的石墨烯及其制备方法 | |
| CN109243838B (zh) | 一种镍钴双氢氧化物电极材料及其制备方法 | |
| CN103971942B (zh) | 应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料及其制备方法 | |
| CN106898503A (zh) | 一种棒状核壳结构的钴酸镍/硫化钴镍纳米复合材料、制备方法及其应用 | |
| Chen et al. | Core–shell assembly of Co 3 O 4@ NiO-ZnO nanoarrays as battery-type electrodes for high-performance supercapatteries | |
| CN110189924B (zh) | 一种线状Co-Mn双金属氢氧化物电极材料的制备方法 | |
| CN110980673B (zh) | 一种金属磷化物及其制备方法和在超级电容器中的应用 | |
| Sharma et al. | Highly energetic and stable gadolinium/bismuth molybdate with a fast reactive species, redox mechanism of aqueous electrolyte | |
| CN106207115B (zh) | 一种氢氧化镍电极材料的制备方法 | |
| CN109411238A (zh) | 一种层状双氢氧化物复合电极材料及其制备方法和用途 | |
| CN108948100A (zh) | 两种三维准轮烷型多酸基金属有机框架材料的制备及应用 | |
| CN105271438A (zh) | 一种双海胆形貌的钴酸镁多孔结构电极材料的制备方法 | |
| CN110273162A (zh) | 一种铁/钴/镍氮耦合的碳基复合材料及其应用 | |
| CN103359796A (zh) | 一种超级电容器氧化钴电极材料的制备方法 | |
| CN108682564B (zh) | 一种用于超级电容器的Ni-C复合材料及其制备方法 | |
| CN110015663A (zh) | 一种基于酚醛树脂的多孔碳材料的制备方法及应用 | |
| CN106356203B (zh) | 一种钴酸镍纳米片/石墨毡复合材料及其制备和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20161123 |