[0018] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0019] 实施例1
[0020] 一种氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管的制备方法,包括如下步骤:
[0021] (1)取浓度为5mmol/L的有机染料(甲基橙)废液,边搅拌边滴加植酸,使溶液pH为2,反应后,反应溶液中有红色絮状沉淀生成;
[0022] (2)将反应溶液过滤后,将得到的絮状沉淀进行冷冻干燥(温度为‑20~‑30℃,时间为24h),得到前驱体材料;
[0023] (3)将前驱体材料进行退火处理(在氮气保护下以0.5℃/min的速率升温至800℃,活化2h),得到氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管,产率为23%。
[0024] 以金属铂片为对电极,饱和甘汞电极为参比电极,实施例制得的氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管材料为工作电极,采用电化学工作站在0‑1V的电压范围内对氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管进行恒电流充放电测试,在1A/g的电流密度下,电极材料的比容量高达381F/g。
[0025] 实施例2
[0026] 一种氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管的制备方法,包括如下步骤:
[0027] (1)取浓度为10mmol/L的有机染料(甲基橙)废液,边搅拌边滴加3‑膦酸基丙酸,使溶液pH为4,反应后,反应溶液中有红色絮状沉淀生成;
[0028] (2)将反应溶液过滤后,将得到的絮状沉淀进行冷冻干燥(温度为‑20~‑30℃,时间为24h),得到前驱体材料;
[0029] (3)将前驱体材料进行退火处理(在氮气保护下以5℃/min的速率升温至1000℃,活化1h),得到氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管,产率为20%。
[0030] 对本实施例的氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管进行循环伏安和恒电流充放电测试。在1A/g的电流密度下,电极材料的比容量高达311F/g。
[0031] 实施例3
[0032] 一种氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管的制备方法,包括如下步骤:
[0033] (1)取浓度为1mmol/L的有机染料(亚甲基蓝)废液,边搅拌边滴加植酸,使溶液pH为1,反应后,反应溶液中有蓝色絮状沉淀生成;
[0034] (2)将反应溶液过滤后,将得到的絮状沉淀进行冷冻干燥(温度为‑20~‑30℃,时间为24h),得到前驱体材料;
[0035] (3)将前驱体材料进行退火处理(在氮气保护下以0.5℃/min的速率升温至600℃,活化3h),得到氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管,产率为18%。
[0036] 对本实施例的氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管进行循环伏安和恒电流充放电测试。在1A/g的电流密度下,电极材料的比容量高达255F/g。
[0037] 实施例4
[0038] 一种氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管的制备方法,包括如下步骤:
[0039] (1)取浓度为5mmol/L的有机染料(甲基蓝)废液,边搅拌边滴加3‑膦酸基丙酸,使溶液pH为4,反应后,反应溶液中有蓝色絮状沉淀生成;
[0040] (2)将反应溶液过滤后,将得到的絮状沉淀进行冷冻干燥(温度为‑20~‑30℃,时间为24h),得到前驱体材料;
[0041] (3)将前驱体材料进行退火处理(在氮气保护下以2℃/min的速率升温至800℃,活化1h),得到氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管,产率为15%。
[0042] 对本实施例的氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管进行循环伏安和恒电流充放电测试。在1A/g的电流密度下,电极材料的比容量高达240F/g。
[0043] 实施例5
[0044] 一种氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管的制备方法,包括如下步骤:
[0045] (1)取浓度为2.5mmol/L的有机染料(甲基蓝)废液,边搅拌边滴加3‑膦酸基丙酸,使溶液pH为3,反应后,反应溶液中有蓝色絮状沉淀生成;
[0046] (2)将反应溶液过滤后,将得到的絮状沉淀进行冷冻干燥(温度为‑20~‑30℃,时间为24h),得到前驱体材料;
[0047] (3)将前驱体材料进行退火处理(在氮气保护下以3℃/min的速率升温至900℃,活化1h),得到氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管,产率为18%。
[0048] 对本实施例的氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管进行循环伏安和恒电流充放电测试。在1A/g的电流密度下,电极材料的比容量高达278F/g。
[0049] 综上所述,本发明的氮、硫、磷共掺杂多孔碳纳米管是一种基于有机染料的理想电极材料,其能量密度高,可以直接用作化学电源电极材料。而该制备不仅可以满足持续发展和环境保护的需求,且来源十分广泛,价格低廉。
[0050] 以上所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。