【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新型储能材料制备，具体涉及一种三亚苯基富氧分级多孔炭纳米片电极材料的制备方法与应用。
技术介绍
1、大规模绿色可再生能源技术、电动汽车和智能电子设备的不断发展激发了对高能量和高功率密度电化学储能系统的巨大需求。虽然锂离子电池因其较高的能量密度(高达～300wh kg-1)而被认为是电化学储能中的最有前途的候选者，但其有限的资源、较低的功率密度以及不理想的循环寿命仍然是其实现长期应用的瓶颈。超级电容器具有更高的功率密度、更短的充电时间和更长的循环寿命，是一种很有前途的储能设备。金属离子混合电容器将超级电容器的高功率特性和可充电电池的高能量密度相结合，是一种能够满足现代社会要求的候选者。
2、炭材料因其快速的动力学、良好的导电性和优异的稳定性而被认为是有前途的电极材料。其中，由二维(2d)纳米片组成的三维(3d)分级纳米结构的构建已被证明是一种直接且可扩展的方法。这种独特的2d/3d异质结构可以缩短电子/离子的传输路径，促进其在电化学过程中的扩散动力学，从而获得优异的性能。另外，引入杂原子也是进一步提高炭材料电化学性能的有效途径，不同的杂原子对提高电容性能有不同的影响。其中，氧原子可以促进zn2+的吸附，加速电子转移速率，高浓度的含氧官能团有助于产生高赝电容，从而提高电极材料的电化学性能。然而，炭材料往往缺乏足够的比表面积，具有孔径与载体离子的尺寸不匹配等问题，从而导致不理想的容量储存和缓慢的电荷转移动力学。
技术实现思路
1、为克服上述技术所存在的问题，本专
2、本专利技术的另一目的在于提供上述三亚苯基多孔炭纳米片电极材料的应用。所述三亚苯基多孔炭纳米片电极材料用于制备超级电容器和/或金属离子混合电容器，尤其是锌离子混合电容器。
3、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
4、三亚苯基富氧多孔炭纳米片电极材料和电极的制备方法，包括以下步骤：
5、1)：将有机物三亚苯和催化剂按设定比例通过机械研磨法均匀混合；
6、2)：将上述混合物在惰性气氛中炭化，酸洗、水洗、干燥后获得活化前驱体；
7、3)：将活化前驱体按设定比例与koh均匀混合，在惰性气氛中活化，酸洗、水洗、干燥后得到三亚苯基多孔炭纳米片。
8、所述，包括以下步骤：
9、4)：分别称量电极材料、导电炭黑和ptfe乳液，按8:1:1的质量比在玛瑙研钵中均匀混合，在无水乙醇的辅助下制成橡皮泥状的黑色混合物，将黑色混合物辊压成厚度均匀大小适中的薄膜，烘干，裁片；
10、5)：将裁好的圆片置于集流体上，压实，得到电极片。
11、步骤1)中所述催化剂分别包括氯化铁、氯化铝、氯化锌、氯化镍、氯化锰中的一种或几种。
12、步骤1)中所述三亚苯与催化剂摩尔比为1.0:0.1～1.0:2，优选1.0:0.5～1.0:1.5，更优选1.0:0.8～1.0:1.5，最优选1.0:0.8～1.0:1.2。
13、步骤2)中所述炭化温度为200～900℃，优选为400～800℃，更优选为600～800℃，保温时间为1～2h。
14、步骤2)中所述炭化后，使用65％浓硝酸对产物进行酸洗。
15、步骤3)中所述活化前驱体与活化剂koh的质量比为1.0:1.0～1.0:8.0，优选1.0:3.0～1.0:8.0，更优选1.0:4.0～1.0:7.0，最优选1.0:5.0～1.0:7.0。
16、步骤3)中所述活化温度为500～1000℃,优选600～900℃，更优选600～800℃，保温时间为2～3h。
17、步骤3)中所述活化后，使用稀盐酸对产物进行酸洗。
18、所述三亚苯基富氧多孔炭纳米片电极材料用于制备电极。
19、步骤4)中所述裁片的直径为10～12mm。
20、步骤5)中所述集流体为泡沫镍、不锈钢网或碳布。
21、所述三亚苯基富氧多孔炭纳米片电极用于制备超级电容器和/或金属离子混合电容器，尤其是锌离子混合电容器。
22、本专利技术三亚苯基富氧多孔炭纳米片电极材料具有以下有益效果：三亚苯在fecl3的催化作用下聚合成炭，经koh活化处理后得到的分级多孔炭纳米片比表面积为1690～2926m2 g-1，氧掺杂量为12％～16％，具有出色容量和倍率性能。koh激活了微孔和小尺寸介孔，fecl3处理对激活大尺寸孔结构起着重要作用。本专利技术将三亚苯催化成炭，制备工艺简单，稳定性高，制作成的炭电极具有高容量、倍率性能和循环性能，为制备具有优异的电化学性能的电极材料提供了一种有效技术路线。
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1.一种三亚苯基富氧分级多孔炭纳米片电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述一种三亚苯基富氧分级多孔炭纳米片电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述三亚苯与催化剂摩尔比为1.0:0.1～1.0:2。
3.如权利要求1所述一种三亚苯基富氧分级多孔炭纳米片电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述催化剂包括氯化铁、氯化铝、氯化锌、氯化镍、氯化锰中的一种或几种。
4.如权利要求1所述一种三亚苯基富氧分级多孔炭纳米片电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述炭化温度为200～900℃，保温时间为1～2h；步骤(3)中所述活化温度为500～1000℃，保温时间为2～3h。
5.如权利要求1所述一种三亚苯基富氧分级多孔炭纳米片电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述酸洗所用酸为65％浓硝酸。
6.如权利要求1所述一种三亚苯基富氧分级多孔炭纳米片电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述活化前驱体与活化剂比例为1.0:1.0～1.0:8.0。
7.一种由权利要求
...【技术特征摘要】
1.一种三亚苯基富氧分级多孔炭纳米片电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述一种三亚苯基富氧分级多孔炭纳米片电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述三亚苯与催化剂摩尔比为1.0:0.1～1.0:2。
3.如权利要求1所述一种三亚苯基富氧分级多孔炭纳米片电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述催化剂包括氯化铁、氯化铝、氯化锌、氯化镍、氯化锰中的一种或几种。
4.如权利要求1所述一种三亚苯基富氧分级多孔炭纳米片电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述炭化温度为200～900℃，保温时间为...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨儒，李敏，刘亚婷，李宇燕，
申请(专利权)人：北京化工大学常州先进材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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