CN118405696A - 一种镁氮共掺杂多孔炭及其制备方法和应用、三电极电池 - Google Patents

Abstract

本发明属于电极材料技术领域，具体涉及一种镁氮共掺杂多孔炭及其制备方法和应用、三电极电池。本发明提供的镁氮共掺杂多孔炭的制备方法包括以下步骤：将天然碳源进行炭化，得到炭化物；将所述炭化物、尿素和活化剂第一混合，进行活化，得到氮掺杂多孔炭；将所述氮掺杂多孔炭、镁盐溶液和氨水第二混合，固液分离，得到多孔炭前驱体；将所述多孔炭前驱体进行煅烧，得到所述镁氮共掺杂多孔炭。本发明提供的制备方法采用协同活化法和煅烧，最大限度地保留天然碳源原有的天然孔道，同时进行镁氮元素的掺杂，所得镁氮共掺杂多孔炭作为电极材料大大提高了比容量、倍率性和循环稳定性。

Description

一种镁氮共掺杂多孔炭及其制备方法和应用、三电极电池

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，具体涉及一种镁氮共掺杂多孔炭及其制备方法和应用、三电极电池。

背景技术

为了解决能源危机与环境污染等问题，人们在不断地寻找有效的能源储存和清洁能源来替代化石燃料。超级电容器具有高功率密度、长循环寿命、快速充放电时间间隔以及清洁安全等优势而成为极具竞争力的一项技术。在对其各方面的研究中，最引人注目的挑战就是如何在不改变其固有的高功率密度和长循环寿命特性的情况下，开发出具有优越能量密度的商业化电极材料及储能元件。

中国专利CN106475052A公开了一种应用海藻生物质制备纳米氢氧化镁/氮掺杂多孔炭复合材料及其制备方法，以海藻为原料，与镁离子-尿素溶液渍泡，经水热碳化反应制得氢氧化镁/氮掺杂多孔炭复合材料；中国专利CN109502585A公开了一种镁氮共掺杂的高比表面积生物质活性炭的制备方法，以大麻芯为原料，与氯化锌和氯化镁共混活化，再用氨基比啶乙醇溶液浸渍后获得产物，具有优异的CO₂吸附性能；中国专利CN108160038A公开了一种氮掺杂的炭-镁复合纳米片的制备方法及应用，获得的复合材料为三明治结构状的纳米片，具有吸附性能好、易回收、光催化降解效率高等优点，在环境污染治理特别是水处理中有较好的应用前景；中国专利CN113522250A公开了一种镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料及其制备方法和应用，将胺化低共熔溶剂基木质素与含镁化合物混合反应，得到镁氮掺杂低共熔溶剂基木质素吸附材料，应用于废水中亚甲基蓝的吸附，吸附容量为198mg/g。

目前，镁氮共掺杂多孔炭的制备采用不同的生物质为碳源，获得的共掺杂材料一般应用于吸附领域，如气体吸附、水处理剂等，然而，在电极材料领域依然缺少比容量高的镁氮共掺杂多孔炭材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁氮共掺杂多孔炭及其制备方法和应用、三电极电池，本发明提供的制备方法所得镁氮共掺杂多孔炭作为电极材料比容量高，循环性能好。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种镁氮共掺杂多孔炭的制备方法，包括以下步骤：

将天然碳源进行炭化，得到炭化物；

将所述炭化物、尿素和活化剂第一混合，进行活化，得到氮掺杂多孔炭；

将所述氮掺杂多孔炭、镁盐溶液和氨水第二混合，固液分离，得到多孔炭前驱体；

将所述多孔炭前驱体进行煅烧，得到所述镁氮共掺杂多孔炭。

优选地，所述天然碳源为铁树叶；所述炭化的温度为300～500℃，时间为0.5～2h。

优选地，所述炭化物和尿素的质量比为1:1～3；所述活化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的一种或多种；所述炭化物和活化剂的质量比为1:1～3；

所述活化的温度为700～900℃，时间为0.5～3h。

优选地，所述镁盐溶液中的镁盐包括卤化镁、硫酸镁和硝酸镁中的一种或多种；所述镁盐溶液中镁元素的质量为氮掺杂多孔炭的质量的5～30％。

优选地，所述煅烧的温度为700～1000℃，时间为0.5～3h。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的镁氮共掺杂多孔炭，所述镁氮共掺杂多孔炭的比表面积为500～1800m²/g，微孔体积为0.1～0.4cm³/g，介孔体积为0.1～0.7cm³/g。

本发明还提供了上述技术方案所述镁氮共掺杂多孔炭在三电极电池中的应用。

本发明还提供了一种三电极电池，包括对电极、参比电极、工作电极和电解液；

所述工作电极包括集流体和分布在集流体表面的镁氮共掺杂多孔炭；所述镁氮共掺杂多孔炭为上述技术方案所述的镁氮共掺杂多孔炭。

优选地，所述工作电极的制备方法包括以下步骤：将镁氮共掺杂多孔炭浆料涂布于集流体上，干燥后得到所述工作电极；所述集流体包括铜网、不锈钢网、钛网或泡沫镍。

优选地，所述对电极包括铂电极或铅电极；所述参比电极包括氧化汞或氧化银；所述电解液包括氢氧化钾溶液、硫酸溶液、硫酸钠溶液或四氟硼酸四乙基铵的碳酸丙烯酯溶液。

本发明提供了一种镁氮共掺杂多孔炭的制备方法，包括以下步骤：将天然碳源进行炭化，得到炭化物；将所述炭化物、尿素和活化剂第一混合，进行活化，得到氮掺杂多孔炭；将所述氮掺杂多孔炭、镁盐溶液和氨水第二混合，固液分离，得到多孔炭前驱体；将所述多孔炭前驱体进行煅烧，得到所述镁氮共掺杂多孔炭。本发明提供的制备方法采用协同活化法，该方法能最大限度地保留天然碳源原有的天然孔道；同时在微观上，氮以吡啶氮、吡咯氮和石墨化氮三种结构的氮掺入到碳骨架中，形成稳定的五元或六元环状碳氮结构，促进电子的迁移，同时氮可以和电解液发生氧化还原反应，提供赝电容；进一步地，本发明通过镁在煅烧下固化进一步掺入镁元素，镁元素以片状结构的氧化镁形式附着在碳的孔中，通过掺镁改变了炭的表面形态，所得镁氮共掺杂多孔炭作为电极材料大大提高了比容量、倍率性和循环稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1实施例1所得镁氮共掺杂多孔炭的扫描电镜图；

图2实施例1所得镁氮共掺杂多孔炭的N₂吸附-脱附曲线图；

图3实施例1所得镁氮共掺杂多孔炭的孔径分布曲线图；

图4实施例1所得镁氮共掺杂多孔炭在不同扫速下的循环伏安曲线图；

图5实施例1所得镁氮共掺杂多孔炭在不同电流密度下的恒流充放电曲线图。

具体实施方式

本发明提供了一种镁氮共掺杂多孔炭的制备方法，包括以下步骤：

将天然碳源进行炭化，得到炭化物；

将所述炭化物、尿素和活化剂第一混合，进行活化，得到氮掺杂多孔炭；

将所述氮掺杂多孔炭、镁盐溶液和氨水第二混合，固液分离，得到多孔炭前驱体；

将所述多孔炭前驱体进行煅烧，得到所述镁氮共掺杂多孔炭。

在本发明中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。

本发明将天然碳源进行炭化，得到炭化物。

在本发明中，所述天然碳源优选为铁树叶；在本发明中，采用铁树叶作为碳源，成本低，能够使废弃物得到高附加值利用。

在本发明中，所述炭化的温度优选为300～500℃，更优选为300～450℃，最优选为300～400℃；时间优选为0.5～2h，更优选为1～2h，最优选为1.5～2h；达到所述炭化温度的升温速率优选为2～10℃/min，更优选为5～10℃/min，最优选为10℃/min；所述炭化的设备优选为管式炉。

在本发明中，所述炭化前还优选包括将所述天然碳源依次进行除杂、洗涤、干燥和粉碎；本发明对所述除杂、洗涤和干燥的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程即可；所述粉碎后天然碳源的粒径优选为50～100目，更优选为50～80目，最优选为50目；本发明对所述粉碎的过程没有任何特殊的限定，能够使所述天然碳源的粒径达到上述范围即可。

得到炭化物后，本发明将所述炭化物、尿素和活化剂第一混合，进行活化，得到氮掺杂多孔炭。

在本发明中，所述炭化物和尿素的质量比优选为1:1～3，更优选为1:1～2.5，最优选为1:1～2；所述活化剂优选包括氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的一种或多种，更优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾，最优选为氢氧化钾；当所述活化剂为上述具体选择中的两种以上时，本发明对所述活化剂的配比没有任何特殊的限定；所述炭化物和活化剂的质量比优选为1:1～3，更优选为1:1.5～3，最优选为1:2～3。

在本发明中，所述活化的温度优选为700～900℃，更优选为700～880℃，最优选为700～850℃；时间优选为0.5～3h，更优选为1～3h，最优选为1～2h；达到所述活化温度的升温速率优选为5～10℃/min，更优选为8～10℃/min，最优选为10℃/min；所述活化优选在惰性气氛中进行；所述惰性气氛优选为氩气；所述活化的设备优选为管式炉。

在本发明中，所述活化后还优选包括依次进行的洗涤、干燥和研磨；所述洗涤采用的洗涤溶剂优选为蒸馏水；本发明对所述洗涤的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程使洗涤后的滤液呈中性即可；所述干燥的温度优选为60～85℃，更优选为75～85℃，最优选为85℃；时间优选为2～4h，更优选为3～4h，最优选为4h；所述干燥的设备优选为烘箱；所述研磨的时间优选为20～40min，更优选为30～40min，最优选为40min；发明对所述研磨的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。

得到氮掺杂多孔炭后，本发明将所述氮掺杂多孔炭、镁盐溶液和氨水第二混合，固液分离，得到多孔炭前驱体。

在本发明中，所述第二混合优选为先将氮掺杂多孔炭和镁盐溶液混合，再加入氨水。

在本发明中，所述镁盐溶液中的镁盐优选包括卤化镁、硫酸镁和硝酸镁中的一种或多种，更优选为卤化镁和/或硫酸镁，最优选为卤化镁；所述卤化镁优选为氯化镁、溴化镁和碘化镁中的一种或多种，更优选为氯化镁和/或溴化镁，最优选为氯化镁；当所述活化剂为上述具体选择中的两种以上时，本发明对所述活化剂的配比没有任何特殊的限定；所述镁盐溶液的浓度优选为0.2～1mol/L，更优选为0.5～1mol/L，最优选为1mol/L；所述镁盐溶液中镁元素的质量优选为氮掺杂多孔炭的质量的5～30％，更优选为10～30％，最优选为10～20％；所述氮掺杂多孔炭和镁盐溶液的固液比优选为0.05～0.2g/mL，更优选为0.1～0.2g/mL，最优选为0.2g/mL。

在本发明中，所述氮掺杂多孔炭和镁盐溶液混合后还优选包括超声处理；所述超声处理的时间优选为1～40h，更优选为1～20h，最优选为1～10h；温度优选为30～50℃，更优选为40～50℃，最优选为50℃；提供所述超声温度的方式优选为水浴加热。

在本发明中，所述氨水的质量浓度优选为25～28％，更优选为25％；本发明对所述氨水的添加量没有任何特殊的限定，能够使第二混合后的溶液pH值达到10以上即可。

在本发明中，加入所述氨水后还优选包括搅拌；所述搅拌的时间优选为1～2h，更优选为1.5～2h，最优选为2h；本发明对所述搅拌的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。

在本发明中，所述固液分离优选为过滤；所述过滤后还优选包括依次进行的洗涤和干燥；所述洗涤的洗涤溶剂优选为去离子水；所述去离子水的温度优选为30～60℃，更优选为40～60℃，最优选为50～60℃；本发明对所述洗涤的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程使洗涤后的滤液呈中性即可；所述干燥的温度优选为80～120℃，更优选为100～120℃，最优选为120℃；所述干燥的设备优选为烘箱；本发明对所述干燥的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程使水分完全去除即可。

得到多孔炭前驱体后，本发明将所述多孔炭前驱体进行煅烧，得到所述镁氮共掺杂多孔炭。

在本发明中，所述煅烧的温度优选为700～1000℃，更优选为800～1000℃，最优选为800～900℃；时间优选为0.5～3h，更优选为1～3h，最优选为1～2h；所述煅烧优选在惰性气氛中进行；所述惰性气氛优选为氩气；所述煅烧的设备优选为管式炉。

在本发明中，所述煅烧后还优选包括研磨；所述研磨的时间优选为20～40min，更优选为30～40min，最优选为35～40min；所述镁氮共掺杂多孔炭的粒径优选为10～20μm，更优选为10～18μm，最优选为10～15μm。

本发明提供的制备方法采用协同活化法，该方法能最大限度地保留天然碳源原有的天然孔道；同时在微观上，氮以吡啶氮、吡咯氮和石墨化氮三种结构的氮掺入到碳骨架中，形成稳定的五元或六元环状碳氮结构，促进电子的迁移，同时氮可以和电解液发生氧化还原反应，提供赝电容；进一步地，本发明通过镁在煅烧下固化进一步掺入镁元素，镁元素以片状结构的氧化镁形式附着在碳的孔中，通过掺镁改变了炭的表面形态，所得镁氮共掺杂多孔炭作为电极材料大大提高了比容量、倍率性和循环稳定性。

同时，本发明提供的制备方法步骤简单，操作易行，能够以较低的操作成本得到具有良好的吸附性能和电化学特性的镁氮共掺杂多孔炭，便于生产，具有极高的应用价值。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的镁氮共掺杂多孔炭，所述镁氮共掺杂多孔炭的比表面积为500～1800m²/g，优选为1000～1800m²/g，更优选为1500～1800m²/g；微孔体积为0.1～0.4cm³/g，优选为0.2～0.4cm³/g，更优选为0.2～0.3cm³/g；介孔体积为0.1～0.7cm³/g，优选为0.2～0.7cm³/g，更优选为0.3～0.7cm³/g。

本发明提供的镁氮共掺杂多孔炭具有较高的比表面积，具有发达的孔道结构，有利于电解液离子的存储和运输。通过掺镁，改变了炭的表面结果，掺氮可以改变炭的微观结构，提供更多的官能团，促进电子的迁移。在超级电容器用电极方面具有广阔的应用前景。

本发明还提供了上述技术方案所述镁氮共掺杂多孔炭在三电极电池中的应用。

本发明对所述应用的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的应用方式即可。

本发明还提供了一种三电极电池，包括对电极、参比电极、工作电极和电解液；

所述工作电极包括集流体和分布在集流体表面的镁氮共掺杂多孔炭；所述镁氮共掺杂多孔炭为上述技术方案所述的镁氮共掺杂多孔炭。

在本发明中，所述工作电极的制备方法优选包括以下步骤：将镁氮共掺杂多孔炭浆料涂布于集流体上，干燥后得到所述工作电极；所述集流体优选包括铜网、不锈钢网、钛网或泡沫镍，更优选为铜网、钛网或泡沫镍，最优选为铜网或泡沫镍。

在本发明中，所述镁氮共掺杂多孔炭浆料的溶剂优选为无水乙醇；所述镁氮共掺杂多孔炭与无水乙醇的固液比优选为1g:10～200mL，更优选为1g:20～100mL，最优选为1g:30～80mL；所述镁氮共掺杂多孔炭浆料的涂布量优选为2～10mg/cm²，更优选为2～6mg/cm²，最优选为2～4mg/cm²。

在本发明中，所述干燥的时间优选为60～100℃，更优选为60～90℃，最优选为60～80℃；时间优选为1～3h，更优选为1.5～3h，最优选为2～3h；所述干燥的设备优选为真空干燥箱。

在本发明中，所述干燥后还优选包括依次进行的压制和裁剪；所述压制的压力优选为5～15MPa，更优选为5～10MPa，最优选为5MPa；所述压制的设备优选为液压机；所述工作电极的尺寸优选为1cm×1cm～2×2cm，更优选为1cm×1cm～1.5×1.5cm，最优选为1cm×1cm～1.2cm×1.2cm；本发明对所述裁剪的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程使电极符合上述尺寸即可。

在本发明中，所述对电极优选包括铂电极或铅电极，更优选为铂电极；所述参比电极优选包括氧化汞或氧化银，更优选为氧化汞；所述电解液优选包括氢氧化钾溶液、硫酸溶液、硫酸钠溶液或四氟硼酸四乙基铵的碳酸丙烯酯溶液，更优选为氢氧化钾溶液、硫酸溶液或硫酸钠溶液，最优选为氢氧化钾溶液或硫酸钠溶液；所述电解液的浓度优选为2～6mol/L，更优选为4～6mol/L，最优选为6mol/L。

本发明提供的三电极电池具有比电容高，电极材料稳定，循环稳定性好的优点。

为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的镁氮共掺杂多孔炭及其制备方法和应用、三电极电池进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将铁树叶依次除杂、洗涤、干燥后，粉碎至50目，放入管式炉中，调节升温速率为10℃/min，在300℃下进行炭化2h，待至管式炉冷却至室温后，得到炭化物。

将炭化产物、尿素和氢氧化钾按照1:1:3的质量比研磨混匀，放入管式炉中，通入氩气作为保护气，调节升温速率为10℃/min，在700℃下进行活化2h，将取出的样品用蒸馏水进行淋洗真空抽滤数次至滤液中性后，转至表面皿中，放入85℃烘箱中进行干燥4h，研磨40分钟，得到氮掺杂多孔炭。

在小烧杯中加入2g氮掺杂多孔炭和10mL浓度为1mol/L的氯化镁溶液，在50℃水浴条件下超声1h。超声结束后，向小烧杯中加入浓度为25％的氨水，使得溶液pH值为11，再搅拌2h。过滤，用60℃的去离子水洗涤至滤液呈中性。将过滤后的产物放入烘箱中120℃烘干水分，得到多孔炭前驱体。

将多孔炭前驱体放入850℃管式炉中，通入氩气作为保护气，进行煅烧活化，保温2h，降温至室温，研磨40min，多孔炭粒径为1250目(10μm)，得到镁氮共掺杂多孔炭。

将获得的镁氮共掺杂多孔炭与无水乙醇以1g:30mL的固液比调成浆料，按照2mg/cm²的涂布量均匀涂在泡沫镍上，放在60℃真空干燥箱中干燥2h，取出用液压机以5MPa的压力压制成片，再裁剪成1cm×1cm电极片作为工作电极。以50mL浓度为6mol/L的氢氧化钾溶液为电解液，铂电极为对电极，氧化汞电极为参比电极，组装成一个三电极电池组单元，进行电化学性能测试。

图1为实施例1所得镁氮共掺杂多孔炭的扫描电镜图。由图1可见，所得镁氮共掺杂多孔炭具有发达的孔隙结构。

图2和图3为实施例1所得镁氮共掺杂多孔炭的氮气吸附-脱附等温曲线图和孔径分布曲线图。由图2可见，所得镁氮共掺杂多孔炭的氮气吸附脱附等温线属于I型，氮气吸附量在P/P₀＝0～0.1范围内上升速率很快，说明所得镁氮共掺杂多孔炭的孔结构以微孔为主导；在P/P₀＝0.9～0.95范围内等温线“上扬”，说明所得镁氮共掺杂多孔炭中具有大孔结构。由图3可见，所得镁氮共掺杂多孔炭的孔径分布主要集中在15nm左右。测试得到实施例1所得镁氮共掺杂多孔炭的比表面积为1531m²/g，介孔体积为0.33cm³/g，微孔体积为0.25cm³/g。

图4为实施例1所得镁氮共掺杂多孔炭的循环伏安曲线图。由图4可见，在不同扫速(5、10、15、20、50和100mV/s)下，均呈现规则的矩形，表明这个过程具有可逆性；CV曲线在高扫速100mV/s下仍然保持着类矩形形状，说明所得镁氮共掺杂多孔炭具有良好的倍率性能。测试得到所得镁氮共掺杂多孔炭的质量比电容为203.32F/g，体积比电容为254.15F/cm³，电容保持率为99.90％。

图5为实施例1所得镁氮共掺杂多孔炭在不同电流密度下炭材料的恒流充放电曲线。由图5可见，不同电流密度下所得镁氮共掺杂多孔炭的恒流充放电测试曲线呈现较为对称的三角形，表明所得镁氮共掺杂多孔炭制备的工作电极具有典型的双电层电容器结构，并且具有良好的可逆性。

实施例2

按照实施例1所述技术方案制备镁氮共掺杂多孔炭，区别仅在于，活化温度为850℃。

测试得到所得镁氮共掺杂多孔炭的比表面积为1651m²/g，介孔体积为0.35cm³/g，微孔体积为0.29cm³/g，质量比电容为267.32F/g，体积比电容为334.15F/cm³，电容保持率为99.92％。

实施例3

按照实施例1所述技术方案制备镁氮共掺杂多孔炭，区别仅在于，活化过程中炭化物、尿素和氢氧化钾的质量比为1:1:1，活化温度850℃。

测试得到所得镁氮共掺杂多孔炭的比表面积为1702m²/g，介孔体积为0.34cm³/g，微孔体积为0.26cm³/g，质量比电容为216.92F/g，体积比电容为271.15F/cm³，电容保持率为99.70％。

由上述实施例可见，本发明提供的镁氮共掺多孔炭具有较高的比表面积，是以介孔为主的多孔炭材料，具有较高的质量比电容和体积比电容，是良好的超级电容器用电极材料。

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种镁氮共掺杂多孔炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将天然碳源进行炭化，得到炭化物；

将所述炭化物、尿素和活化剂第一混合，进行活化，得到氮掺杂多孔炭；

将所述氮掺杂多孔炭、镁盐溶液和氨水第二混合，固液分离，得到多孔炭前驱体；

将所述多孔炭前驱体进行煅烧，得到所述镁氮共掺杂多孔炭。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述天然碳源为铁树叶；所述炭化的温度为300～500℃，时间为0.5～2h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述炭化物和尿素的质量比为1:1～3；所述活化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的一种或多种；所述炭化物和活化剂的质量比为1:1～3；

所述活化的温度为700～900℃，时间为0.5～3h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镁盐溶液中的镁盐包括卤化镁、硫酸镁和硝酸镁中的一种或多种；所述镁盐溶液中镁元素的质量为氮掺杂多孔炭的质量的5～30％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为700～1000℃，时间为0.5～3h。

6.权利要求1～5任一项所述制备方法制备得到的镁氮共掺杂多孔炭，其特征在于，所述镁氮共掺杂多孔炭的比表面积为500～1800m²/g，微孔体积为0.1～0.4cm³/g，介孔体积为0.1～0.7cm³/g。

7.权利要求6所述镁氮共掺杂多孔炭在三电极电池中的应用。

8.一种三电极电池，其特征在于，包括对电极、参比电极、工作电极和电解液；

所述工作电极包括集流体和分布在集流体表面的镁氮共掺杂多孔炭；所述镁氮共掺杂多孔炭为权利要求6所述的镁氮共掺杂多孔炭。

9.根据权利要求8所述的三电极电池，其特征在于，所述工作电极的制备方法包括以下步骤：将镁氮共掺杂多孔炭浆料涂布于集流体上，干燥后得到所述工作电极；所述集流体包括铜网、不锈钢网、钛网或泡沫镍。

10.根据权利要求8所述的三电极电池，其特征在于，所述对电极包括铂电极或铅电极；所述参比电极包括氧化汞或氧化银；所述电解液包括氢氧化钾溶液、硫酸溶液、硫酸钠溶液或四氟硼酸四乙基铵的碳酸丙烯酯溶液。