专利摘要

本发明涉及一种三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料。其制备步骤如下：将2.8g三聚氰胺和17.6g硫脲溶于90ml去离子水中，于三口烧瓶中搅拌0.5h，搅拌均匀，加入12ml甲醛，加大搅拌速率搅拌0.5h后。缓慢滴加0.4ml浓盐酸，在55℃下反应3h得到乳白色悬浊液。将产物进行离心，使用乙醇和去离子水交替离心，待上清液为中性，干燥8h。将共聚物在氩气的保护下，于750℃下碳化，即得到三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备的超级电容器电极材料。本发明制备过程简单，产率较高；制备得到的三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法超级电容器电极材料具有结构稳定、电化学性能优异、循环性能好以及比电容量高等优点，非常适合作为电极材料应用于超级电容器领域。

权利要求

1.一种三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料，包括步骤如下：

（1）将1.8~3.8g三聚氰胺和12.6~17.6g硫脲溶于90mL去离子水中，搅拌0.5h；

（2）向步骤（1）所得溶液中缓慢加入6~20mL的甲醛溶液后，搅拌0.5h；

（3）向步骤（2）中加入0.2~0.6ml的浓盐酸，在55℃水浴中反应1~4h；

（4）将步骤（3）得到的产物进行离心，使用乙醇和去离子水交替离心，待上清液为中性后，放入烘箱干燥8小时；

（5）将步骤（4）得到的共聚物在氩气的保护下，于600~800℃下碳化3小时，即得到三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备的超级电容器电极材料。

2.根据权利要求1所述的三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料，其特征在于，步骤（1）中的三聚氰胺的用量为2.8g,硫脲用量为17.62g。

3.根据权利要求1所述的三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料，其特征在于，步骤（2）中的甲醛用量为12ml。

4.根据权利要求1所述的三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料，其特征在于，步骤（3）中的盐酸用量为0.4ml。

5.根据权利要求1所述的三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料，其特征在于，步骤（4）中所述的反应时间为3h。

6.根据权利要求1所述的三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料，其特征在于，步骤（5）中所述的碳化温度是750oC。

7.一种三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料。

说明书

技术领域

本发明属于新能源电子材料技术领域，涉及三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料。

背景技术

近些年来，人们对于密胺树脂基碳材料和硫脲醛树脂基碳材料进行了广泛的研究，其中单独的密胺树脂基碳材料具有丰富的含氮量，在作为超级电容器电极材料时可以提供可观的赝电容。Ma等先用水热法制备出三聚氰胺甲醛树脂（MF）球，再对其进行碳化处理而制备NHCS，得到了NHCS在0.1A/g电流密度下的比电容为306F/g（Ma Fw,Zhao H,SunLP,et al.A facile route for nitrogen-doped hollow graphitic carbon sphereswith superior performance in supercapacitors[J].journal of MaterialsChemistry,2012,22(27):13464-13468.）,具有优秀的比电容，但是循环稳定性较差，需要进一步的提高性能。

硫脲是一种既含有氮元素，又含有硫元素的小分子，它可以作为氮硫共掺杂的碳材料，Toshiki Tsubota 等人以硫脲和甲醛为原料制备得到硫脲醛树脂，然后以其为碳源制备得到氮硫共掺杂的碳材料，所制备的碳材料中氮的含量为5-20%，硫的含量为3-8%，在1MH2SO4中，50mA/g下比电容可达到138.8F/g（Tsubota T，Takenaka K，Murakami N，et al.Performance of nitrogen-and sulfur-containing carbon material derived fromthiourea and formaldehyde as electrochemical capacitor[J].journal of PowerSources,2011,196(23):10455-10460）。但是比电容较小，循环稳定性较差，所以我们需要进一步的改进才能应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种比电容高、循环性能好的三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料。

本发明的技术方案如下：

根据本发明，一种三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料，包括步骤如下：

（1）将1.8~3.8g三聚氰胺和12.6~17.6g硫脲溶于90mL去离子水中，搅拌0.5h；

（2）向步骤（1）所得溶液中缓慢加入6~20mL的甲醛溶液后，搅拌0.5h；

（3）向步骤（2）中加入0.2~0.6ml的浓盐酸，在55℃水浴中反应1~4h；

（4）将步骤（3）得到的产物进行离心，使用乙醇和去离子水交替离心，待上清液为中性后，放入烘箱干燥8小时；

（5）将步骤（4）得到的共聚物在氩气的保护下，于600~800℃下碳化3小时，即得到三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备的超级电容器电极材料。

根据本发明，优选的，步骤（1）中所述的三聚氰胺的用量为2.8g,硫脲的用量为17.6g。

根据本发明，优选的，步骤（2）中的甲醛的用量为12ml。

根据本发明，优选的，步骤（3）中的盐酸的用量为0.4ml。

根据本发明，优选的，步骤（3）中所述的反应时间为3h。

根据本发明，优选的，步骤（5）中所述的反应温度是750oC。

一种三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料，用于超级电容器的电极材料。

本发明的技术优势如下：

(1) 本发明制备过程简单，产率较高，具有可控性，可以通过控制三聚氰胺和硫脲的比例，三聚氰胺/硫脲与甲醛的比例，制备形貌不同的电极材料；

(2) 本发明制备得到一种三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料，具有丰富含量的杂原子，提供了非常可观的赝电容，使得材料具有电化学性能优异、循环性能好以及比电容量高等优点，非常适合作为电极材料应用于超级电容器领域。

附图说明

图1为本发明实施例2制得的三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料的恒电流充放电图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步的说明，但不限于此。

同时下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1：

（1）将3.8g三聚氰胺和12.6g硫脲溶于90ml去离子水中，置于三口烧瓶中搅拌0.5h，待溶液搅拌均匀，向三口烧瓶中加入 20ml甲醛，加大搅拌速率搅拌0.5h后。向三口烧瓶中缓慢滴加0.2ml浓盐酸，在55℃下反应4h得到乳白色悬浊液；

（2）将得到的产物进行离心，使用乙醇和去离子水交替离心，待上清液为中性后，放入烘箱中干燥8h。将得到的共聚物在氩气的保护下，于600℃下碳化，即得到三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备的超级电容器电极材料。

采用三电极体系，以2mol/L硫酸溶液为电解液，1A/g测得比电容为235F/g，10A/g测得比电容为105F/g, 稳定性较好。

实施例2：

（1）将2.8g三聚氰胺和17.6g硫脲溶于90ml去离子水中，置于三口烧瓶中搅拌0.5h，待溶液搅拌均匀，向三口烧瓶中加入 12ml甲醛，加大搅拌速率搅拌0.5h后。向三口烧瓶中缓慢滴加0.4ml浓盐酸，在55℃下反应3h得到乳白色悬浊液；

（2）将得到的产物进行离心，使用乙醇和去离子水交替离心，待上清液为中性后，放入烘箱中干燥8h。将得到的共聚物在氩气的保护下，于750℃下碳化，即得到三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备的超级电容器电极材料。

本实施例制得三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备的超级电容器电极材料的恒电流充放电图如图1所示。

本实施例制得三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备的超级电容器电极材料，采用三电极体系，以2mol/L硫酸溶液为电解液，0.5A/g 测得比容为358 F/g，1A/g测得比电容为291 F/g，10 A/g测得比电容为195 F/g。循环稳定性较好。

实施例3：

（1）将1.8g三聚氰胺和15.6g硫脲溶于90ml去离子水中，置于三口烧瓶中搅拌0.5h，待溶液搅拌均匀，向三口烧瓶中加入 6ml甲醛，加大搅拌速率搅拌0.5h后。向三口烧瓶中缓慢滴加0.6ml浓盐酸，在55℃下反应1h得到乳白色悬浊液；

（2）将得到的产物进行离心，使用乙醇和去离子水交替离心，待上清液为中性后，放入烘箱中干燥8h。将得到的共聚物在氩气的保护下，于800℃下碳化，即得到三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备的超级电容器电极材料。

采用三电极体系，以2mol/L硫酸溶液为电解液，1A/g测得比电容为243F/g，10A/g测得比电容为98F/g。

实施例4：

（1）将3.8g三聚氰胺和14.6g硫脲溶于90ml去离子水中，置于三口烧瓶中搅拌0.5h，待溶液搅拌均匀，向三口烧瓶中加入 15ml甲醛，加大搅拌速率搅拌0.5h后。向三口烧瓶中缓慢滴加0.8ml浓盐酸，在55℃下反应2h得到乳白色悬浊液；

（2）将得到的产物进行离心，使用乙醇和去离子水交替离心，待上清液为中性后，放入烘箱中干燥8h。将得到的共聚物在氩气的保护下，于700℃下碳化，即得到三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备的超级电容器电极材料。

采用三电极体系，以2mol/L硫酸溶液为电解液，1A/g测得比电容为209F/g，10A/g测得比电容为102F/g。

对比例1：

把2.8g三聚氰胺和4.5ml甲醛置于三口烧瓶中然后加入90ml去离子水，搅拌0.5h；加入1.2ml冰醋酸，反应8分钟，将得到的产物使用乙醇和去离子水交替离心，至上清液为中性后，放入烘箱干燥8小时；将得到的密胺树脂在氩气的保护下，于750℃下碳化3小时，即得一种特殊形貌密胺树脂基碳材料。

采用三电极体系，以2mol/L硫酸溶液为电解液，1A/g测得比电容为195F/g，而聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备的超级电容器电极材料，0.5A/g 测得比容为358 F/g，1A/g测得比电容为291 F/g，10 A/g测得比电容为195 F/g。比电容显著高于此对比例。

对比例2：

将17.62g硫脲和5.5ml甲醛溶于70ml去离子水中，搅拌溶解均匀后向溶液中加入0.4ml盐酸；然后将溶液置于55℃水浴中反应3小时，得到白色反应液，抽滤，去离子水和乙醇洗涤，放入烘箱干燥8小时；将得到的硫脲醛树脂在氩气的保护下，于750℃下碳化3小时，即得硫脲醛树脂基碳材料。

采用三电极体系，以2mol/L硫酸溶液为电解液，1A/g测得比电容为75F/g，而聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备的超级电容器电极材料，0.5A/g 测得比容为358 F/g，1A/g测得比电容为291 F/g，10 A/g测得比电容为195 F/g。比电容显著高于此对比例。

一种三聚氰胺/硫脲与甲醛共聚法制备超级电容器电极材料专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。