阅读说明：本技术 氮磷共掺杂多孔碳材料的制备方法及产品和应用 (Preparation method, product and application of nitrogen-phosphorus co-doped porous carbon material ) 是由 崔大祥 王亚坤 张芳 张道明 卢玉英 阳靖峰 焦靖华 张放为 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种氮磷共掺杂多孔碳材料的制备方法及产品和应用,以植酸,丝状生物质材料为原料,采用高温烧结的方法,制备一种氮磷共掺杂的多孔炭材料。具体为把丝状生物质和植酸以一定比例混合均匀,放在鼓风烘箱里烘干,烘干后的材料转入管式炉中,在惰性气体氛围下,以5~10℃/min的升温速率,升温至900摄氏度,保温2h,自然冷却至室温后取出,然后用稀硝酸清洗,最后去离子水洗净,得到氮磷共掺杂的多孔碳材料。以植酸为活化剂和添加剂,避免了环境污染,并且制备方法简单,对设备没有腐蚀。(The invention relates to a preparation method, a product and application of a nitrogen-phosphorus co-doped porous carbon material. The method specifically comprises the steps of uniformly mixing filamentous biomass and phytic acid in a certain proportion, drying in a blast oven, transferring the dried material into a tubular furnace, heating to 900 ℃ at a heating rate of 5-10 ℃/min in an inert gas atmosphere, preserving heat for 2 hours, naturally cooling to room temperature, taking out, cleaning with dilute nitric acid, and finally cleaning with deionized water to obtain the nitrogen-phosphorus co-doped porous carbon material. The phytic acid is used as an activating agent and an additive, so that the environmental pollution is avoided, the preparation method is simple, and the equipment is not corroded.)

氮磷共掺杂多孔碳材料的制备方法及产品和应用

技术领域

本发明涉及一种超级电容器电极材料，特别涉及一种多孔碳材料，具体来说是一种氮磷共掺杂的多孔碳材料的制备方法及其产品和应用。

技术背景

近年来，超级电容器（Super Capacitor，SC），因其循环寿命长、容量大、环境适应性强等优点被研究者广泛关注。超级电容器主要由以下几个部分组成：电极材料、集流体、隔膜、电解液等，其中，普遍认为，电极材料和电解液的种类是影响超级电容器储能效果的主要因素。因此，新的电极材料的制备及其性能的研究成为当前的研究热点之一。碳材料作为超级电容器电极材料，已有半个多世纪的应用历史。多孔碳由于其相对低的成本，长循环性能，高功率密度和环境友好而被最广泛地用作电极材料。而基于生物质制备多孔碳方面有国内外有很多相关研究。但是，大多数多孔碳制备方法都存一些缺点，如：“活化剂”的大量消耗，有害产品的释放，制备过程复杂难以实现大规模生产，装置容易在高温下被活化剂腐蚀，导致产品污染，限制了生物质基碳材料的制备与实际应用范围。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种氮磷共掺杂多孔碳材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的氮磷共掺杂多孔碳材料产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种氮磷共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于以植酸，丝状生物质材料为原料，采用高温烧结的方法，制备一种氮磷共掺杂的多孔炭材料，具体为把丝状生物质和植酸以1：（0.5-1.5）的比例混合均匀，放在鼓风烘箱里烘干，烘干后的材料转入管式炉中，在氮或氩气惰性气体氛围下，以5~10℃/min的升温速率，升温至900摄氏度，保温2h，自然冷却至室温后取出，然后用稀硝酸清洗，最后去离子水洗净，得到氮磷共掺杂的多孔碳材料。

所述丝状生物质为蚕茧，棉花，羊胡子草纤维，羊毛纤维中的一种或几种。

所述丝状生物质和植酸的质量比为1:0.5,1:1或1:1.5。

本发明提供一种氮磷共掺杂多孔碳材料，根据上述任一所述方法制备得到。

本发明提供一种氮磷共掺杂多孔碳材料作为超级电容器电极材料的应用。

本发明提供了一种利用植酸为活化剂和添加剂，通过高温烧结的方法制备多孔碳材料，所述的这种方法制备的多孔碳材料的方法相比于原有的方法优势有：以植酸为活化剂和添加剂，避免了环境污染，并且制备方法简单，对设备没有腐蚀。本发明和已有技术相比，优点在于本发明以植酸为活化剂和添加剂，避免了环境污染和设备腐蚀等问题。

附图说明

图1是实施例1中得到的氮磷共掺杂的多孔碳材料的循环伏安；

图2是实施例1中得到的氮磷共掺杂的多孔碳材料的恒流充放电图。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。

实施例1

一种氮磷共掺杂多孔碳材料，以植酸、丝状生物质材料为原料，采用高温烧结的方法制备一种氮磷共掺杂的多孔炭材料，按以下步骤制备：

将蚕茧和植酸按1:1.5的质量比在水溶液中混合均匀，置于烘箱中烘干，烘干后的材料转入高温管式炉中，以5℃/min的升温速率升至900℃，并保温2h，待其自然冷却至室温后，取出烧结后的材料，以稀硝酸洗涤，最后用去离子水洗净，得到氮磷共掺杂的多孔碳材料。

图1是本实施例中得到的氮磷共掺杂的多孔碳材料的循环伏安，从循环伏安图中可以得出，在2mV/s的扫速下，容量可以达到310F/g。

图2是本实施例1中得到的氮磷共掺杂的多孔碳材料的恒流充放电图，从充放电图中可以看出，在1A/g的电流密度下，充放电曲线表现为对称斜率的三角形，这是电容特性的典型表现。

实施例2

一种氮磷共掺杂多孔碳材料，按以下步骤制备：

将羊毛纤维和植酸按1:0.5的质量比在水溶液中混合均匀，置于烘箱中烘干，烘干后的材料转入高温管式炉中，以10℃/min的升温速率升至900℃，并保温2h，待其自然冷却至室温后，取出烧结后的材料，以稀硝酸洗涤，最后用去离子水洗净，得到氮磷共掺杂的多孔碳材料。

实施例3

一种氮磷共掺杂多孔碳材料，按以下步骤制备：

将棉花和植酸按1:1的质量比在水溶液中混合均匀，置于烘箱中烘干，烘干后的材料转入高温管式炉中，以10℃/min的升温速率升至900℃，并保温2h，待其自然冷却至室温后，取出烧结后的材料，以稀硝酸洗涤，最后用去离子水洗净，得到氮磷共掺杂的多孔碳材料。