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专利号: 2017112987770
申请人: 中北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多孔氮掺杂碳/碳纳米管复合材料,其特征在于:以聚吡咯纳米管为基体,原位生长一层多孔的金属有机框架材料,在氮气或氩气气氛下700 1000 oC碳化后,聚吡咯管转~化为氮掺杂碳纳米管,而附着在聚吡咯管表面的金属有机框架材料转化成氮掺杂多孔碳颗粒,从而获得多孔氮掺杂碳/碳纳米管复合材料;所述金属有机框架材料是ZIF-8;

原料的质量配比为:

聚吡咯纳米管: 50 200份

~

聚乙烯吡咯烷酮:100 300份

~

硝酸锌:600 900份

~

2-甲基咪唑:1000 3000份;

~

所述的多孔氮掺杂碳/碳纳米管复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)利用甲基橙、氯化铁和吡咯单体反应制备聚吡咯纳米管;

(2)将聚吡咯纳米管分散在去离子水中,聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,加入硝酸锌,超声

30 60 min,然后加入2-甲基咪唑,机械搅拌2 24 h,过滤、洗涤后,高温碳化分解,用稀盐酸~ ~除去杂质,获得多孔氮掺杂碳/碳纳米管复合材料。

2.根据权利要求1所述的多孔氮掺杂碳/碳纳米管复合材料,其特征在于:通过控制聚吡咯纳米管的加入量和反应时间,调控复合材料的比表面积和显微结构。

3.根据权利要求1所述的多孔氮掺杂碳/碳纳米管复合材料,其特征在于:制备方法包括以下步骤:(1)称取200 400份甲基橙、2000 3000份氯化铁和0.5 1.5份吡咯,机械搅拌2 24 h,过~ ~ ~ ~滤、洗涤和干燥,制备得到聚吡咯纳米管;

(2)取50 200份聚吡咯纳米管分散在去离子水中,加入100 300份聚乙烯吡咯烷酮分散~ ~剂和600 900份硝酸锌超声30 60 min,然后加入1000 3000份2-甲基咪唑,反应2 24h,过~ ~ ~ ~滤、洗涤和干燥,得到聚吡咯纳米管/ZIF-8复合物;

(3)将聚吡咯纳米管/ZIF-8复合物转移到陶瓷坩埚,置于管式炉中,在氮气或氩气保护下,700 1000℃碳化1 3 h;

~ ~

(4)将所得碳材料浸泡在 0.5 3 M HCl溶液中5 24 h,过滤,80 120℃干燥,得多孔氮~ ~ ~掺杂碳/碳纳米管复合材料。

4.一种权利要求1所述的多孔氮掺杂碳/碳纳米管复合材料在超级电容器中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于:以该复合材料作为超级电容器的电极材料,在电流密度为1 A g-1、6 M KOH电解液中比电容为184 230 F g-1;在电流密度5 A g-1~下,经3000次循环后,比电容保有率为90 98%。

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