【CN109775710A】一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法及在超级电容器中的应用【专利】

一种氮掺杂多级孔炭负载的纳米pd催化剂的制备方法及其产品和应用氮掺杂多级孔炭负载的纳米Pd催化剂是一种重要的催化剂，在化学反应中具有广泛的应用。

本文将介绍一种制备该催化剂的方法，以及其产品和应用。

首先，制备该催化剂的方法包括以下几个步骤：1. 制备氮掺杂多级孔炭：将适量的碳源和氮源混合，通过碳化或热解的方式制备氮掺杂多级孔炭材料。

这种材料具有多级孔结构，有利于提高催化剂的比表面积和孔容量。

2. 负载纳米Pd颗粒：将制备好的氮掺杂多级孔炭与Pd前驱体溶液混合搅拌，经过还原或沉积的方式将纳米Pd颗粒负载在多级孔炭上。

这样可以有效地提高Pd的利用率，并增加催化剂的活性。

3. 热处理和活化：将负载了纳米Pd的氮掺杂多级孔炭催化剂进行热处理和活化，以确保催化剂的稳定性和活性。

通过以上步骤，我们可以制备出具有优异催化性能的氮掺杂多级孔炭负载的纳米Pd催化剂。

该催化剂的产品具有以下特点：1. 高活性：纳米Pd颗粒的负载和多级孔炭的结构优势使得催化剂具有高活性，可在各种化学反应中高效催化。

2. 高稳定性：氮掺杂多级孔炭的稳定性和Pd颗粒的均匀负载保证了催化剂的长期稳定性，延长了使用寿命。

3. 可控性：通过调控多级孔炭的孔径和Pd颗粒的尺寸，可以实现催化剂的可控性，满足不同化学反应的需求。

该催化剂的应用范围广泛，主要包括以下几个方面：1. 环境保护：氮掺杂多级孔炭负载的纳米Pd催化剂可用于废水处理、废气净化等环境保护领域，高效降解有机污染物。

2. 能源领域：催化剂可用于氢气生成、氧化还原反应等能源转化领域，提高反应效率和产物纯度。

3. 有机合成：催化剂在有机合成领域具有重要的应用，如催化加氢反应、催化偶联反应等，促进化学反应的进行。

综上所述，氮掺杂多级孔炭负载的纳米Pd催化剂的制备方法简单高效，产品具有优异的催化性能，应用广泛，具有重要的研究和应用价值。

希望通过本文的介绍，能够对该催化剂的制备和应用有进一步的了解和应用。

摘要能源稀缺和环境污染已成为21世纪不可忽视的两大社会问题，学者们纷纷致力于寻找和开发清洁环保的可再生能源以及安全高效的储能装置。

其中，超级电容器(电化学电容器或法拉第电容器)，因为其具有充放电速率快、功率密度高、循环稳定性好等优点，逐渐成为了科学家们的研究重点。

碳材料作为一种常用的超级电容器电极材料，具有比表面积大、孔径结构可调控、导电性能好和来源广泛、成本低廉等优点，受到了广泛的关注。

但单纯的碳材料作为电极材料时，存在比电容和能量密度较低的缺点，严重限制了其进一步发展和应用。

据报道，在碳基骨架中掺杂氮、磷、氧、硼等杂原子，能有效对碳材料进行改性，增加其比电容和能量密度。

本课题主要制备了三种氮掺杂的多孔碳材料(PNCs)，研究不同前驱体及碳化温度对PNCs形貌、结构和电化学性能的影响，并探究了PNCs样品作为超级电容器电极材料的实用性能：首先，以对苯二胺(PPD)和三聚氯氰(TCT)为主要原料，通过缩聚反应生成具有三嗪结构的微孔聚合物，再在不同温度下煅烧碳化，制备氮掺杂的碳材料。

测试表征结果表明：碳化温度是影响电极材料比表面积、孔径分布、氮掺杂量和电化学性能的重要因素；碳化温度升高时，样品的比表面积和微孔孔体积逐渐增大，但当碳化温度过高时，比表面积和微孔孔体积变小，碳化温度为900 ℃时，样品具有最高的比表面积和微孔孔体积；随着碳化温度的逐渐升高，样品的石墨化程度逐渐变大，导电性逐渐增强，氮含量逐渐减少。

在比表面积、孔径结构、氮掺杂量和导电性能的综合作用下，900 ℃碳化的样品(N-CTF-900) 在1 A g-1电流密度时具有264 F g-1的比电容，为各个碳化温度中的最大值，且其具有良好的倍率性能和循环稳定性。

其次，分别以对苯二胺(PPD)为碳源和氮源，六氯环三磷腈(HCCP)为氮源和磷源，通过氨基对氯的亲核取代，生成具有微孔结构的聚合物，再置于不同温度的管式炉中煅烧碳化，制备氮磷共掺杂的多孔碳材料。

专利名称：一种制备生物质多孔氮掺杂碳材料的工艺以及超级电容器电极的制备方法
专利类型：发明专利
发明人：魏晓林,魏同业,肖化平,杨利文,张祺
申请号：CN201610132668.0
申请日：20160309
公开号：CN105788876A
公开日：
20160720
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于生物质碳材料的制备领域，具体公开了一种制备生物质多孔氮掺杂碳材料的工艺以及超级电容器电极的制备方法，该工艺包括如下步骤：(1)原料的预处理；(2)生物质多孔氮掺杂碳材料的制备：将经预处理后的生物质原料放入反应器中，通入含有氨气、水蒸气和惰性气体的混合气体，维持温度在700～900℃，持续反应1～3h。

本发明采用一次加热的方式一步实现上述的技术目的，制备方法简单，成本低，生产效率高且节约能源。

本发明制备的生物质多孔氮掺杂碳材料，经测试，比表面积为900～1600mg，总孔体积0.4～0.9mg，氮含量0.9～3％，且具有优良的电化学性能。

申请人：湘潭大学
地址：411105 湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘
国籍：CN
代理机构：长沙思创联合知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：夏兴友
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专利名称：一种氮掺杂多孔碳纳米管材料、制备方法及其在超级电容器电极的应用
专利类型：发明专利
发明人：宋怀河,刘海燕,陈晓红
申请号：CN201410245771.7
申请日：20140604
公开号：CN105314614A
公开日：
20160210
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种氮掺杂多孔碳纳米管材料及其制备方法。

以采用化学氧化法制备的聚苯胺纳米管作为前驱体，在氮气氛围下，600-900℃温度下炭化得到聚苯胺基碳纳米管，在氮气氛围下，600-800℃下活化得到氮掺杂多孔碳纳米管。

该氮掺杂多孔碳纳米管表现出优异的电化学性能，在电流密度1Ag下循环1000次容量有392Fg，在电流密度10Ag循环1000次容量有327Fg。

申请人：北京化工大学
地址：100029 北京市朝阳区北三环东路15号
国籍：CN
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