[發(fā)明專利]一種超摻雜層次孔碳材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810059860.0
• 申請(qǐng)日: 2018-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN108190854B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海濤;劉芳延;王子興;楊維清;蘇海;高育育
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B32/05
• 分類號(hào): C01B32/05
• 代理公司: 51258 成都超凡明遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉哲源

一種超摻雜層次孔碳材料及其制備方法，其主要涉及復(fù)合材料領(lǐng)域。該超摻雜層次孔碳材料的制備方法通過(guò)直接熱處理的方式將堿性木質(zhì)素原位轉(zhuǎn)變合成超摻雜層次孔碳材料，其不但使得最終超摻雜層次孔碳材料形成層次孔結(jié)構(gòu)，而且其摻雜原子比例也達(dá)到了10?30at％；通過(guò)設(shè)置不同的摻雜氣體作為摻雜氣氛的組分，使得層次孔碳材料能夠獲得不同的摻雜元素；通過(guò)對(duì)不同的摻雜元素進(jìn)行熱處理參數(shù)的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)異質(zhì)原子和孔結(jié)構(gòu)可控的超摻雜層次孔碳材料。因此，上述的超摻雜層次孔碳材料的制備方法不但工藝簡(jiǎn)單，而且制備出來(lái)的超摻雜層次孔碳材料具備較高的摻雜比，故其具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體而言，涉及一種超摻雜層次孔碳材料及其制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于層次孔碳材料的制備工藝中目前主要存在以下兩個(gè)方面的問(wèn)題：第一，層次孔碳材料的制備工藝復(fù)雜；第二，層次孔碳材料的異質(zhì)原子摻雜比例低，比如，在層次孔碳中氮元素的摻雜比例大致為3-10at％。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超摻雜層次孔碳材料的制備方法，其針對(duì)目前層次孔碳制備工藝復(fù)雜和異質(zhì)原子摻雜比例低的弊端，提出對(duì)堿性木質(zhì)素進(jìn)行一步熱處理的方法，原位合成了異質(zhì)元素超摻雜的具有層次孔結(jié)構(gòu)的功能碳材料，其整個(gè)過(guò)程制備簡(jiǎn)單，異質(zhì)原子摻雜比例高，達(dá)到了預(yù)期的效果。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種超摻雜層次孔碳材料，其是由上述的超摻雜層次孔碳材料制備方法制備所得，其具有摻雜原子比例較高的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明提出一種超摻雜層次孔碳材料的制備方法，其包括：

將堿性木質(zhì)素置于摻雜氣氛中進(jìn)行熱處理。

本發(fā)明提出一種超摻雜層次孔碳材料，其是通過(guò)上述超摻雜層次孔碳材料的制備方法制得。

本發(fā)明實(shí)施例的超摻雜層次孔碳材料及其制備方法的有益效果是：本發(fā)明實(shí)施例提供的超摻雜層次孔碳材料的制備方法通過(guò)直接熱處理的方式將堿性木質(zhì)素原位轉(zhuǎn)變合成超摻雜層次孔碳材料，其不但使得最終超摻雜層次孔碳材料形成層次孔結(jié)構(gòu)，而且其摻雜原子比例也達(dá)到了10-30at％。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的超摻雜層次孔碳材料的制備方法不但工藝簡(jiǎn)單，而且制備出來(lái)的超摻雜層次孔碳材料具備較高的摻雜比，故其具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明試驗(yàn)例中以氮元素為例的雜元素超摻雜層次孔碳的結(jié)構(gòu)示意圖(圖1a)和雜元素?fù)诫s進(jìn)入碳晶格的示意圖(圖1b)；

圖2為本發(fā)明試驗(yàn)例中氮元素超摻雜層次孔碳的低倍掃描電鏡圖；

圖3為本發(fā)明試驗(yàn)例中氮元素超摻雜層次孔碳的高倍掃描電鏡圖；

圖4為本發(fā)明試驗(yàn)例中氮元素超摻雜層次孔碳的能譜分析圖；

圖5為本發(fā)明試驗(yàn)例中氧元素超摻雜層次孔碳的低倍掃描電鏡圖；

圖6為本發(fā)明試驗(yàn)例中氧元素超摻雜層次孔碳的能譜分析圖；

圖7為本發(fā)明試驗(yàn)例中氧元素超摻雜層次孔碳的孔徑分布曲線。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。