[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0021] 实施例1
[0022] (1)将1.4g组氨酸完全溶解于35ml水,随后加入1ml 50%的植酸溶液混合;
[0023] (2)将步骤(1)的混合溶液利用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥,干燥时间为48h;
[0024] (3)将步骤(2)经冷冻干燥后的固体混合物置于管式炉中,惰性气体保护的条件下,于800℃下高温处理2h,得到黑色固体产物;
[0025] (4)将步骤(3)中所得到的黑色固体产物依次用5%~10%的稀盐酸、二次去离子水清洗3~4次;
[0026] (5)将(4)中所得固液混合物放入真空干燥箱中干燥,干燥时间为24h。
[0027] 本实施例制得的碳材料中,碳含量为76.13wt%,氧含量为12.14wt%,氮含量为5.42wt%,磷含量为6.31wt%。
[0028] 对本实施例制备的碳材料进行充放电测试,在1A/g的电流密度条件下,比电容为290.2F/g。
[0029] 实施例2
[0030] (1)将1.4g赖氨酸完全溶解于35ml水,随后加入2ml 50%的植酸溶液混合;
[0031] (2)将步骤(1)的混合溶液利用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥,干燥时间为48h;
[0032] (3)将步骤(2)经冷冻干燥后的固体混合物置于管式炉中,惰性气体保护的条件下,于800℃下高温处理2h,得到黑色固体产物;
[0033] (4)将步骤(3)中所得到的黑色固体产物依次用5%~10%的稀盐酸、二次去离子水清洗3~4次;
[0034] (5)将(4)中所得固液混合物放入真空干燥箱中干燥,干燥时间为24h。
[0035] 对本实施例制备的碳材料进行充放电测试,在1A/g的电流密度条件下,比电容为160.2F/g。
[0036] 实施例3
[0037] (1)将1.4g精氨酸完全溶解于35ml水,随后加入2ml 50%的植酸溶液混合;
[0038] (2)将步骤(1)的混合溶液利用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥,干燥时间为48h;
[0039] (3)将步骤(2)经冷冻干燥后的固体混合物置于管式炉中,惰性气体保护的条件下,于800℃下高温处理2h,得到黑色固体产物;
[0040] (4)将步骤(3)中所得到的黑色固体产物依次用5%~10%的稀盐酸、二次去离子水清洗3~4次;
[0041] (5)将(4)中所得固液混合物放入真空干燥箱中干燥,干燥时间为24h。
[0042] 对本实施例制备的碳材料进行充放电测试,在1A/g的电流密度条件下,比电容为154.6F/g。
[0043] 实施例4
[0044] (1)将0.7g组氨酸完全溶解于35ml水,随后加入1ml 50%的植酸溶液混合;
[0045] (2)将步骤(1)的混合溶液利用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥,干燥时间为48h;
[0046] (3)将步骤(2)经冷冻干燥后的固体混合物置于管式炉中,惰性气体保护的条件下,于800℃下高温处理2h,得到黑色固体产物;
[0047] (4)将步骤(3)中所得到的黑色固体产物依次用5%~10%的稀盐酸、二次去离子水清洗3~4次;
[0048] (5)将(4)中所得固液混合物放入真空干燥箱中干燥,干燥时间为24h。
[0049] 本实施例制得的碳材料中,碳含量为79.34wt%,氧含量为10.90wt%,氮含量为3.48wt%,磷含量为6.72wt%。
[0050] 对本实施例制备的碳材料进行充放电测试,在1A/g的电流密度条件下,比电容为230.2F/g。
[0051] 实施例5
[0052] (1)将2.8g组氨酸完全溶解于35ml水,随后加入1ml 50%的植酸溶液混合;
[0053] (2)将步骤(1)的混合溶液利用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥,干燥时间为48h;
[0054] (3)将步骤(2)经冷冻干燥后的固体混合物置于管式炉中,惰性气体保护的条件下,于800℃下高温处理2h,得到黑色固体产物;
[0055] (4)将步骤(3)中所得到的黑色固体产物依次用5%~10%的稀盐酸、二次去离子水清洗3~4次;
[0056] (5)将(4)中所得固液混合物放入真空干燥箱中干燥,干燥时间为24h。
[0057] 本实施例制得的碳材料中,碳含量为77.84wt%,氧含量为11.76wt%,氮含量为6.10wt%,磷含量为4.30wt%。
[0058] 对本实施例制备的碳材料进行充放电测试,在1A/g的电流密度条件下,比电容为192.4F/g。
[0059] 实施例6
[0060] (1)将1.4g组氨酸完全溶解于35ml水,随后加入1ml 50%的植酸溶液混合;
[0061] (2)将步骤(1)的混合溶液利用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥,干燥时间为56h;
[0062] (3)将步骤(2)经冷冻干燥后的固体混合物置于管式炉中,惰性气体保护的条件下,于700℃下高温处理2h,得到黑色固体产物;
[0063] (4)将步骤(3)中所得到的黑色固体产物依次用5%~10%的稀盐酸、二次去离子水清洗3~4次;
[0064] (5)将(4)中所得固液混合物放入真空干燥箱中干燥,干燥时间为20h。
[0065] 对本实施例制备的碳材料进行充放电测试,在1A/g的电流密度条件下,比电容为112.7F/g。
[0066] 实施例7
[0067] (1)将1.4g组氨酸完全溶解于35ml水,随后加入1ml 50%的植酸溶液混合;
[0068] (2)将步骤(1)的混合溶液利用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥,干燥时间为48h;
[0069] (3)将步骤(2)经冷冻干燥后的固体混合物置于管式炉中,惰性气体保护的条件下,于900℃下高温处理2h,得到黑色固体产物;
[0070] (4)将步骤(3)中所得到的黑色固体产物依次用5%~10%的稀盐酸、二次去离子水清洗3~4次;
[0071] (5)将(4)中所得固液混合物放入真空干燥箱中干燥,干燥时间为24h。
[0072] 对本实施例制备的碳材料进行充放电测试,在1A/g的电流密度条件下,比电容为171.3F/g。
[0073] 对比例1
[0074] (1)将1.4g组氨酸完全溶解于35ml水,随后加入0.7ml 40%的磷酸溶液混合;
[0075] (2)将步骤(1)的混合溶液利用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥,干燥时间为48h;
[0076] (3)将步骤(2)经冷冻干燥后的固体混合物置于管式炉中,惰性气体保护的条件下,于800℃下高温处理2h,得到黑色固体产物;
[0077] (4)将步骤(3)中所得到的黑色固体产物依次用5%~10%的稀盐酸、二次去离子水清洗3~4次;
[0078] (5)将(4)中所得固液混合物放入真空干燥箱中干燥,干燥时间为24h。
[0079] 对本实施例制备的碳材料进行充放电测试,在1A/g的电流密度条件下,比电容为100.8F/g。
[0080] 对比例2
[0081] (1)将1.4g组氨酸完全溶解于35ml水,加入1ml 0.01mol/L磷酸二氢钾溶液混合;
[0082] (2)将步骤(1)的混合溶液利用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥,干燥时间为48h;
[0083] (3)将步骤(2)经冷冻干燥后的固体混合物置于管式炉中,惰性气体保护的条件下,于800℃下高温处理2h,得到黑色固体产物;
[0084] (4)将步骤(3)中所得到的黑色固体产物依次用5%~10%的稀盐酸、二次去离子水清洗3~4次;
[0085] (5)将(4)中所得固液混合物放入真空干燥箱中干燥,干燥时间为24h。
[0086] 对本实施例制备的碳材料进行充放电测试,在1A/g的电流密度条件下,比电容为102.5.F/g。
[0087] 对比例3
[0088] (1)将1.4g葡萄糖完全溶解于35ml水,随后加入1ml 50%的植酸溶液混合;
[0089] (2)将步骤(1)的混合溶液利用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥,干燥时间为48h;
[0090] (3)将步骤(2)经冷冻干燥后的固体混合物置于管式炉中,惰性气体保护的条件下,于800℃下高温处理2h,得到黑色固体产物;
[0091] (4)将步骤(3)中所得到的黑色固体产物依次用5%~10%的稀盐酸、二次去离子水清洗3~4次;
[0092] (5)将(4)中所得固液混合物放入真空干燥箱中干燥,干燥时间为24h。
[0093] 对本实施例制备的碳材料进行充放电测试,在1A/g的电流密度条件下,比电容为70.6F/g。
[0094] 对比例4
[0095] (1)将1.4g果糖完全溶解于35ml水,随后加入1ml 50%的植酸溶液混合;
[0096] (2)将步骤(1)的混合溶液利用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥,干燥时间为48h;
[0097] (3)将步骤(2)经冷冻干燥后的固体混合物置于管式炉中,惰性气体保护的条件下,于800℃下高温处理2h,得到黑色固体产物;
[0098] (4)将步骤(3)中所得到的黑色固体产物依次用5%~10%的稀盐酸、二次去离子水清洗3~4次;
[0099] (5)将(4)中所得固液混合物放入真空干燥箱中干燥,干燥时间为24h。
[0100] 对本实施例制备的碳材料进行充放电测试,在1A/g的电流密度条件下,比电容为93.2F/g。
[0101] 电化学性能测试:将实施例和对比例得到的碳材料和聚四氟乙烯、乙炔黑按照8:1:1的比例混合放入小玻璃瓶中,并加入2ml左右的乙醇,超声0.5h左右。随后放入烘干箱中干燥3~4h。将得到1.5mg左右的混合物均匀地涂抹在泡沫镍上,在放入烘干箱中干燥15min左右,得到泡沫镍电极。随后将泡沫镍电极、甘汞电极、铂电极构成的三电极系统在电化学工作站上进行电化学测试。
[0102] 如图1和图2所示:从图1和图2可以看出实施例1得到的氮磷共掺杂碳基材料为片状的疏松碳层结构,并且碳层上含有一定的微孔,这种结构有助于提高材料的电容量。
[0103] 如图3所示:从图3可以看出实施例1得到的氮磷共掺杂碳基材料含量C、N、O、P四种元素,其中N、P元素共掺杂能够为材料提供更高的法拉第电容,从而进一步提高材料的电容量。
[0104] 如图4所示:从图4可以看出实施例1得到的氮磷共掺杂碳基材料在电压工作窗口‑1 ‑1 ‑1 ‑1 ‑1 ‑1为‑1~0V,电流密度为1A g ,2A g ,4A g ,8A g ,16A g ,20A g 的条件下,得到的比电容分别为290.2F/g,258.2F/g,240.4F/g,224.8F/g,215.6F/g,204.8F/g,展现了材料优异的储能性能。