本发明专利技术涉及一种多孔碳材料及其制备方法和应用，通过将单宁酸、抗坏血酸和硫源混合均匀得到原料A，将乙腈或卤代乙腈溶于无水乙醇中得到原料B，再将原料A和原料B同时放入高能球磨机的球磨罐中，球磨，加入相当于单宁酸和抗坏血酸质量60~80%的金属源，继续球磨得到半固体状中间体，将得到的中间体在保护气氛围下炭化得到，本发明专利技术得到的产品的稳定性更好，均匀度也更好，实现了氧、氮、硫和金属的均匀掺杂，得到的多孔碳材料比表面积大、孔容大，经验证，具有良好的性能。具有良好的性能。具有良好的性能。
【技术实现步骤摘要】
一种多孔碳材料及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及一种多孔碳材料及其制备方法和应用，属于碳材料
技术介绍
[0002]多孔碳材料由于具有理想的比表面积大、广泛的孔径分布、化学稳定性强、机械稳定性高、来源广泛以及制备成本相对低廉等优点，被广泛的应用到各个行业，如何获得期待的比表面积、孔径分布成为本领域研究的热点，研究主要围绕掺杂和修饰开展。
[0003]CN115367726A公开了一种氧掺杂氮化钛杂化和氮掺杂的多孔碳材料，通过氧、氮掺杂和氮化钛杂化实现了较高的比表面积，适用于超级电容器、燃料电池、锂离子电池、锂硫电池等多个领域。
[0004]CN113493196A公开了一种硼氮共掺杂多孔碳材料及其制备方法和应用，以硼酸作为硼源，硼酸热解变成氧化硼可以作为模板，这将大大增加碳材料的比表面积，具备电池电极材料、储氢材料，吸附、催化等领域具有非常广阔的前景。
[0005]CN114956040A公开了一种氮氧掺杂分级多孔碳材，得到的碳材料可以用于超级电容器电极材料、电解水析氢析氧催化电极材料、电磁屏蔽和吸收材料、油水分离吸附剂、海水淡化材料。
[0006]本申请团队一直致力于多孔碳材料的性能研究工作，研究披露在如下专利中：CN113683074A、CN113233461A、CN110316717A、CN110143582A，为了进一步拓展多孔碳材料的种类以及提高掺杂的均匀性，本申请做了本项研究。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种多孔炭材料，具备理想的性能，并同时提供其应用。
[0008]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：技术主题一一种多孔碳材料的制备方法，包括如下步骤：S1：将单宁酸、抗坏血酸和硫源混合均匀得到原料A，所述单宁酸、抗坏血酸和硫源的质量比为1∶4~6∶7~8；将乙腈或卤代乙腈溶于无水乙醇中，搅拌得到质量体积浓度为4.5~6.5g/100mL的原料B；S2：将原料A和原料B同时放入高能球磨机的球磨罐中，球磨40~60min后静置0.8~1.2h，加入相当于单宁酸和抗坏血酸质量60~80%的金属源，继续球磨0.3~0.8h，得到半固体状中间体；S3：将步骤S2得到的中间体在保护气氛围下，750
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900℃炭化1
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3h，冷却至室温，得到多孔碳材料。
[0009]作为本专利技术进一步的改进，所述步骤S1中卤代乙腈选自三氯乙腈、二氯乙腈或三溴乙腈中的一种或任意两种及以上的组合。
[0010]作为本专利技术进一步的改进，所述步骤S1中乙腈或卤代乙腈和与所述单宁酸和抗坏血酸的质量比为1∶5~7。
[0011]作为本专利技术进一步的改进，所述步骤S1中硫源选自巯基乙胺、3
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巯基乙胺盐酸盐、2
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甲巯基乙胺碳酸叔丁酯、D
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泛硫乙胺中的一种或任意两种及以上的组合。
[0012]所述步骤S2中金属源选自六氨基氯化钴、甘氨酸铜、甘氨酸锌或氯化镉中的一种或任意两种及以上的组合。
[0013]作为本专利技术进一步的改进，所述步骤S2中球磨的转速为450~650转/分钟。
[0014]作为本专利技术进一步的改进，所述步骤S3中，以20~30mL/min的速率不断通入保护气N2/Ar，以2~5℃/min的速率升温至200℃，于200℃保温1小时后，以5~7℃/min的速率升温至900℃并保温1小时，再以4~5℃/min的速率降温至500℃后再自然降温至室温。
[0015]作为本专利技术进一步的改进，包括如下步骤：S1：将单宁酸、抗坏血酸和巯基乙胺混合均匀得到原料A，所述单宁酸、抗坏血酸和巯基乙胺的质量比为1∶4~6∶7~8；将三氯乙腈溶于无水乙醇中，搅拌得到质量体积浓度为4.5~6.5g/100mL的原料B，所述三氯乙腈与所述单宁酸和抗坏血酸的质量比为1∶5~7；S2：将原料A和原料B同时放入高能球磨机的球磨罐中，球磨45min后静置1h，加入相当于单宁酸和抗坏血酸质量总和的60~80%的甘氨酸锌，继续球磨0.5h，得到半固体状中间体；S3：将步骤S2得到的中间体置于真空炭化炉中，以20~30mL/min的速率不断通入保护气N2/Ar，以2~5℃/min的速率升温至200℃，于200℃保温1小时后，以5~7℃/min的速率升温至900℃并保温1小时，再以4~5℃/min的速率降温至500℃后再自然降温至室温。
[0016]作为本专利技术进一步的改进， 所述单宁酸、抗坏血酸和硫源的质量比为1∶5∶7.5；三氯乙腈与所述单宁酸和抗坏血酸的质量比为1∶6。
[0017]技术主题二一种由技术主题一中所述的方案制备获得的多孔碳材料。
[0018]技术主题三一种由技术主题一中所述的方案制备获得的多孔碳材料在双层电容器中的应用。
[0019]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术所提供的方法以单宁酸和抗坏血酸的组合物与乙腈或卤代乙腈和硫源为原料，先球磨混合，使得各个物质间形成氢键键连，进而在高速球磨过程中，能够更加均匀的络合金属元素，使产品的稳定性更好，均匀度也更好，实现了氧、氮、硫和金属的均匀掺杂，得到的多孔碳材料比表面积大、孔容大。经验证，具有良好的电化学性能，适用于双层电容器。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0021]图1为本专利技术实施例1多孔碳材料的 SEM图。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对专利技术进行清楚、完整的描述。
[0023]本实施例中采用的各个物质均可由市售购买得到。
[0024]实施例1一种多孔碳材料的制备方法，包括如下步骤：S1：将1g单宁酸、5g抗坏血酸以及7.5g巯基乙胺混合均匀得到原料A，将1g三氯乙腈溶于20mL无水乙醇中，常温搅拌得到原料B；S2：将原料A和原料B同时放入高能球磨机的球磨罐中，球磨45min后静置1h，加入6g甘氨酸锌，继续球磨0.5h，得到半固体状中间体；S3：将步骤S2得到的半固体状中间体放入炭化炉中抽真空，以25mL/min的速率不断通入保护气N2/Ar，以3℃/min的速率升温至200℃，于200℃保温1小时后，以6℃/min的速率升温至900℃并保温1小时，再以5℃/min的速率降温至500℃后再自然降温至室温。
[0025]所制备得到的多孔碳材料有效掺杂入了氮、氧、硫、锌元素，其性能如下：比表面积972 m2/g，孔容0.70 cm3/g，在1A/g的电流密度下，5000次循环后电容保持率为98.5%。
[0026]实施例2一种多孔碳材料的制备方法，包括如下步骤：S1：将1g单宁酸、4g抗坏血酸以及7g巯基乙胺混合均匀得到原料A，将1g三氯乙腈溶于20mL无水乙醇中，常温搅拌得到原料B；S2：将原料A和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将单宁酸、抗坏血酸和硫源混合均匀得到原料A，所述单宁酸、抗坏血酸和硫源的质量比为1∶4~6∶7~8；将乙腈或卤代乙腈溶于无水乙醇中，搅拌得到质量体积浓度为4.5~6.5g/100mL的原料B；S2：将原料A和原料B同时放入高能球磨机的球磨罐中，球磨40~60min后静置0.8~1.2h，加入相当于单宁酸和抗坏血酸质量60~80%的金属源，继续球磨0.3~0.8h，得到半固体状中间体；S3：将步骤S2得到的中间体在保护气氛围下，750
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900℃炭化1
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3h，冷却至室温，得到多孔碳材料。2.根据权利要求1所述的一种多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中卤代乙腈选自三氯乙腈、二氯乙腈或三溴乙腈中的一种或任意两种及以上的组合。3.根据权利要求1所述的一种多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中乙腈或卤代乙腈与所述单宁酸和抗坏血酸的质量比为1∶5~7。4.根据权利要求1所述的一种多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中硫源选自巯基乙胺、3
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巯基乙胺盐酸盐、2
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甲巯基乙胺碳酸叔丁酯、D
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泛硫乙胺中的一种或任意两种及以上的组合；所述步骤S2中金属源选自六氨基氯化钴、甘氨酸铜、甘氨酸锌或氯化镉中的一种或任意两种及以上的组合。5.根据权利要求1所述的一种多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中球磨的转速为450~650转/分钟。6.根据权利要求1所述的一种多...
【专利技术属性】
技术研发人员：王莎莎，任斌，刘振法，赵建林，田志，
申请(专利权)人：河北宝力工程装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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