【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及炭材料，具体涉及一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭及其制备方法和应用。
技术介绍
1、炭材料具有良好的化学稳定性、结构可塑性和导电性，是理想的锌离子电容器电极材料。此外，通过杂原子(例如：硼、氮、磷、氧等)对炭材料进行掺杂可以进一步提高炭电极材料的性能，所以杂原子掺杂炭材料的开发成为了当今锌离子电容器领域的研究热点。
2、现有技术氮硼共掺杂炭材料的制备过程中，硼原子对炭材料微观结构的修复作用导致氮硼共掺杂炭材料孔结构急剧减少，导致材料性能降低。而传统碱性活化剂(k2co3，koh，khco3)的应用则会导致制备过程中氰化物和碱雾的产生，不仅极大增加设备维护和生产成本，也会造成严重的污染。此外传统方法在制备炭材料的过程中需要采用浸渍分散，存在耗时长、能耗高等问题，且炭材料的产率低，最终导致炭材料的价格居高不下。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：提供一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭及其制备方法和应用，以解决现有技术氮硼共掺杂炭材料的制备过程中硼原子对炭材料微观结构的修复作用导致氮硼共掺杂炭材料孔结构急剧减少从而导致材料性能降低，传统碱性活化剂的应用导致制备过程中产生的氰化物和碱雾造成污染和设备的生产及维护成本高以及传统制备炭材料的方法中采用浸渍分散出现的耗时长、能耗高、炭材料产率低的问题。
2、本专利技术的技术方案是：一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤一：将含氮化合物、含硼化合物和活化剂加热至共
4、步骤二：将所述液态活化剂与碳源充分混合得到前驱体；
5、步骤三：将步骤二中的前驱体在保护气氛中进行煅烧，对煅烧得到的产物进行研磨，溶于盐酸磁力搅拌，抽滤，将滤得的固体水洗至滤液ph＝7，干燥，即得高比表面积氮硼共掺杂多孔炭。
6、进一步的，步骤一中含氮化合物：含硼化合物：活化剂的配比为1～2:0.115～0.345:3～4，以含氮化合物和含硼化合物能刚好吸收活化剂的状态为最佳，优选的含氮化合物：含硼化合物：活化剂的摩尔比为2:0.115～0.345:4。
7、进一步的，步骤二中所述液态活化剂与碳源的质量比为6.48:1.92。
8、进一步的，步骤一中所述含氮化合物为尿素、硫脲中的至少一种。
9、进一步的，所述含硼化合物为nh4hb4o7·3h2o、h3bo3中的至少一种。
10、进一步的，步骤一中所述活化剂为fecl3·6h2o。
11、进一步的，步骤二中碳源为椰壳、蔗渣、秸秆中的至少一种。
12、进一步的，步骤一种所述加热制备预置液态活化剂在60℃～80℃下进行，加热时间为30min～50min。温度为60℃为最佳，低于60℃反应很慢，高于60℃，活化剂为fecl3·6h2o和nh4hb4o7·3h2o中的结晶水会少量散失去，成分发生变化，超过80℃大量结晶水散失去，导致预置活化剂熔点迅速升高，产生反砂，无法形成均一液体。
13、进一步的，步骤三中所述煅烧过程在650℃～800℃，氮气保护下进行，保温时间为1h～3h。
14、一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭在制备锌离子电容器中应用。氮硼共掺杂多孔炭作为锌离子电容器正极材料在循环1200次后放电比容量的保持率可以达到94％，表现出良好的循环性能。
15、本专利技术的有益效果是：
16、1、本专利技术是液态低温共融溶剂可以直接与粉碎的生物质充分混合，并渗透进入生物质结构当中，操作简单，时间短，不需要采用浸渍法来实现活化剂与碳源的充分混合，极大地简化了操作、节省了时间和减少了能耗；
17、2、本专利技术采用一锅法直接热解前驱体制备高比表面积氮硼共掺杂多孔炭，无需对原料进行预碳化，简化了步骤，节省了时间与能源；
18、3、本专利技术中的液态低共融活化剂有利于工业化的管道运输，工业化生产有优势；
19、4、本专利技术利用生物质具备一定的孔结构，有利于形成具备较为丰富比表面积的碳材料，其次，液态活化剂实现了活化剂在生物质碳源中高度分散，具备更高的活化效率，再次，本专利技术使用强氧化性的活化剂通过氧化还原反应，对已经修复的碳材料微观结构进行再次的刻蚀造孔，解决了硼原子对炭材料微观结构的修复作用导致氮硼共掺杂炭材料孔结构急剧减少，导致材料性能降低的问题，使得制备得到的氮硼共掺杂多孔炭具有更高的比表面积和更丰富的孔结构。
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1.一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1中的一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于：步骤一中含氮化合物：含硼化合物：活化剂的配比为1～2:0.115～0.345:3～4。
3.根据权利要求1中的一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于：步骤二中所述液态活化剂与碳源的质量比为6.48:1.92。
4.根据权利要求1中的一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于：步骤一中所述含氮化合物为尿素、硫脲中的至少一种。
5.根据权利要求1中的一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于：所述含硼化合物为NH4HB4O7·3H2O、H3BO3中的至少一种。
6.根据权利要求1中的一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于：步骤一中所述活化剂为FeCl3·6H2O。
7.根据权利要求1中的一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于：步骤二中碳源为椰壳、蔗渣、秸秆中的至少一种。
8.根据权利要求1中的
9.根据权利要求1中的一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于：步骤三中所述煅烧过程在650℃～800℃，氮气保护下进行，保温时间为1h～3h。
10.一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭，其特征在于：所述高比表面积氮硼共掺杂多孔炭在制备锌离子电容器中应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1中的一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于：步骤一中含氮化合物：含硼化合物：活化剂的配比为1～2:0.115～0.345:3～4。
3.根据权利要求1中的一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于：步骤二中所述液态活化剂与碳源的质量比为6.48:1.92。
4.根据权利要求1中的一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于：步骤一中所述含氮化合物为尿素、硫脲中的至少一种。
5.根据权利要求1中的一种高比表面积氮硼共掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于：所述含硼化合物为nh4hb4o7·3h2o、h3bo3中的至少一种。
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹凯翔，张道海，占晓，周腾，张文敬，谭芳，吴中立，
申请(专利权)人：贵州民族大学，
类型：发明
国别省市：
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