[發(fā)明專(zhuān)利]一種氮或金屬摻雜碳材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710056827.8
• 申請(qǐng)日: 2017-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106915735B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田植群;張瀟然;沈培康;劉宗;呂丹丹;梁立喆;尹詩(shī)斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01B32/05
• 分類(lèi)號(hào): C01B32/05;C01B32/205;C01B32/914
• 代理公司: 南寧市吉昌知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 45125
• 代理人: 林鵬

1.一種金屬摻雜碳材料的制備方法，其特征在于，包含以下操作步驟：

(1)采用2，6-二乙酰基吡啶與含有2個(gè)或2個(gè)以上氨基的單體，在溶劑、催化劑和惰性氣體保護(hù)的條件下，反應(yīng)，形成亞氨基吡啶配體聚合物；其中，所述反應(yīng)溫度為50℃～150℃，反應(yīng)時(shí)間為8～24小時(shí)，反應(yīng)期間持續(xù)攪拌；所述的催化劑為甲酸、乙酸或草酸中的一種；所述含有2個(gè)或2個(gè)以上氨基的單體為2，6-二氨基嘌呤、6-甲基-2，4-嘧啶二胺、2，4-二氨基嘧啶、1，5-萘二胺、2，6-二氨基吡啶、對(duì)二氨基聯(lián)苯、對(duì)苯二胺、三聚氰氨、1，8-二氨基萘、4-肼基-6-(2-吡啶)-1,3,5-三嗪-2-胺、2，4-二氨基-6甲基-1，3，5-三嗪、2，3，5，6-四氨基吡啶鹽酸鹽、2，4-二氨基-6苯基-1，3，5-三嗪、2,4-二氨基-6-二甲氨基-1,3,5-三嗪、4，6-三氨-1，3，5-三嗪、2,4-二氨基-1,3,5-三嗪、2，4-二氨基嘧啶-5-腈、1，4-環(huán)己二胺或2,6-二氨基吡嗪中的一種；

(2)向步驟(1)所得亞氨基吡啶配體聚合物中加入金屬鹽進(jìn)行混合配位，形成具有金屬離子的聚合物，干燥得到金屬離子聚合物粉末；將干燥得到金屬離子聚合物粉末在混合氣體保護(hù)下，進(jìn)行熱裂解處理，得到金屬-氮共摻雜碳材料，后處理，即得；所述熱裂解處理溫度為保持升溫速率為5～10℃/min升溫至650～1050℃高溫碳化1～2小時(shí)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述的亞氨基吡啶配體聚合物中的吡啶配體摩爾量與金屬鹽中的金屬離子的摩爾量之比為1：1～2；所述的干燥溫度為80～100℃，干燥8～12小時(shí)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述的金屬鹽為鐵、鈷、鎳、錳的氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽或醋酸鹽中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的溶劑為甲醇、乙醇、正丁醇、丙醇、水、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷或四氯甲烷中的至少一種；所述的惰性氣體為氮?dú)狻鍤饣蚝庵械囊环N。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的2，6-二乙酰基吡啶與含有2個(gè)或2個(gè)以上氨基的單體成摩爾比1:0.8～1.2。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述的混合氣體為惰性氣體或者惰性氣體與氨氣的混合物，所述的惰性氣體為氮?dú)狻鍤饣蚝庵械囊环N；所述的惰性氣體與氨氣按照1:0.2體積比混合。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述的后處理包括酸洗、冷卻、分離、清洗、80～100℃干燥8小時(shí)以上，然后進(jìn)行二次熱裂解處理，處理時(shí)間為0.5～2小時(shí)，溫度為400～600℃，即得到產(chǎn)品；其中，所述的酸洗采用濃度為0.5mol/L的硫酸溶液保持溫度為80～100℃清洗8～12小時(shí)，再冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)濾后，清洗8次以上，或采用濃度為0.1mol/L的鹽酸溶液室溫下清洗12小時(shí)，再冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)濾后，清洗8次以上。