[發明專利]一種納米多孔碳球及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810349697.1
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN110386596A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 李化毅;韋華璋;李倩;胡友良
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

1.一種納米多孔碳球，其特征在于，所述納米多孔碳球的平均粒徑為20～800nm，比表面積為50～5000m²/g，孔容為0.2～2.0cm³/g；

優選地，所述平均粒徑為50～500nm，優選為50～300nm；

優選地，所述比表面積為200～3000m²/g，優選為500～1500m²/g；

優選地，所述孔容為0.3～1.8cm³/g，優選為0.4～1.0cm³/g。

2.根據權利要求1所述的納米多孔碳球，其特征在于，所述納米多孔碳球具有微孔和介孔共存的物理結構。

3.根據權利要求1或2所述的納米多孔碳球，其特征在于，所述納米多孔碳球除無定型碳外還含有石墨結構，石墨化程度(由拉曼光譜中D峰與G峰的相對強度ID/IG來檢測)ID/IG為0.5～1.8，優選地為0.6～1.5，還優選為0.8～1.2。

4.權利要求1～3任一項所述納米多孔碳球的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)以鹵化聚烯烴類聚合物為前驅體，制備納米球形鹵化聚烯烴類聚合物；

(2)上述納米球形鹵化聚烯烴類聚合物經水熱反應，干燥得粉末，對所述粉末進行碳化處理，得到納米多孔碳球；

或者，對上述納米球形鹵化聚烯烴類聚合物直接進行碳化處理，得到納米多孔碳球。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

(1)將前驅體鹵化聚烯烴類聚合物充分溶解于其良溶劑中，得到混合溶液，再將所述混合溶液全部注入前驅體的不良溶劑中，制得鹵化聚烯烴類聚合物的納米球；進一步除去或濃縮溶劑，得到納米球形鹵化聚烯烴類聚合物的粉末或濃縮液；

(2)取上述聚合物的濃縮液放入耐高壓水熱反應釜中，經水熱反應得到含有黑色沉淀的液體，再將上層清液除去，清洗，干燥得到黑色粉末；將上述黑色粉末置入管式爐中進行碳化處理，制備得到納米多孔碳球；

或者，直接將上述聚合物的粉末置入管式爐中進行碳化處理，制備得到納米多孔碳球。

6.根據權利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，所述鹵化聚烯烴類聚合物中，碳、氫和鹵素三種元素的質量和不小于該鹵化聚烯烴類聚合物質量的90％；

其中，鹵素元素的質量占該鹵化聚烯烴類聚合物質量的40～85％，所述鹵素元素選自F，Cl，Br和I中的一種、兩種或更多種；所述鹵素與碳的摩爾比為(0.5～2.0)∶1；

所述鹵化聚烯烴類聚合物包括但不限于鹵化聚烯烴、鹵化聚鹵烯烴；

其中，所述鹵化聚烯烴中的聚烯烴為聚α-烯烴，例如為聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚1-戊烯、聚1-己烯、聚1-庚烯、聚1-辛烯、聚1-壬烯、聚1-癸烯、聚1-十一烯及其共聚物中的一種、兩種或更多種；

其中，所述鹵化聚鹵烯烴中的聚鹵烯烴中的鹵素選自氯或溴，所述聚鹵烯烴選自聚氯乙烯、聚溴乙烯、聚1,1-二氯乙烯、聚1,2-二氯乙烯、聚1,1,2-三氯乙烯、聚3-氯丙烯、聚3-溴丙烯、聚氯丁烯、聚溴丁烯等中的一種、兩種或更多種；

優選地，所述鹵化聚烯烴類聚合物包括但不限于鹵化聚乙烯、鹵化聚丙烯、鹵化聚1-丁烯、鹵化聚氯乙烯、鹵化聚1,1-二氯乙烯、鹵化聚1,2-二氯乙烯、鹵化聚1,1,2-三氯乙烯、鹵化聚3-氯丙烯、鹵化聚氯丁烯、鹵化聚溴乙烯、鹵化聚3-溴丙烯、鹵化聚溴丁烯中的一種、兩種或更多種；

優選地，所述鹵化聚烯烴類聚合物包括但不限于氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、氯化聚1-丁烯、氯化聚氯乙烯、氯化聚1,1-二氯乙烯、氯化聚1,2-二氯乙烯、氯化聚1,1,2-三氯乙烯、氯化聚3-氯丙烯、氯化聚氯丁烯、氯化聚溴乙烯、氯化聚3-溴丙烯、氯化聚溴丁烯、溴化聚乙烯、溴化聚丙烯、溴化聚1-丁烯、溴化聚氯乙烯、溴化聚1,1-二氯乙烯、溴化聚1,2-二氯乙烯、溴化聚1,1,2-三氯乙烯、溴化聚3-氯丙烯、溴化聚氯丁烯、溴化聚溴乙烯、溴化聚3-溴丙烯、溴化聚溴丁烯中的一種、兩種或更多種；

優選地，所述鹵化聚烯烴類聚合物的形態可以是粉末狀、多孔粉末狀、纖維狀或塊狀。