[發(fā)明專利]一種氮摻雜高比表面積多孔炭材料及其制備方法和用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010555683.2
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN113800518B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 申仲榮;張凱;傅文武;張明
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門稀土材料研究所
• 主分類號: C01B32/348
• 分類號: C01B32/348;C01B32/312;H01G11/26;H01G11/34;H01G11/86
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 聶稻波;謝怡婷

1.一種氮摻雜高比表面積多孔炭材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：

（1）將有機胺單體和活化劑混合均勻，在氧氣氣氛下進行聚合反應(yīng)；

（2）將步驟（1）的產(chǎn)物在惰性氣氛或者還原性氣氛下進行堿活化反應(yīng)；

（3）對堿活化反應(yīng)的產(chǎn)物進行酸洗，制備得到所述氮摻雜高比表面積多孔炭材料；

步驟（1）中，所述有機胺單體選自C₃-C₁₆的飽和烷基胺，3,3-二氨基聯(lián)苯胺、二氨基二苯甲烷、鄰甲苯二胺、4,4'-二氨基聯(lián)芐、3,3',5,5'-四甲基聯(lián)苯胺、2-萘胺、3,3'-二甲基聯(lián)苯胺、3,3'-二甲基-4,4'二氨基二苯甲烷、間苯二胺、間甲苯二胺蘭、間甲苯二胺、對甲苯二胺、鄰甲苯二胺、聯(lián)苯胺、N-甲基-1,2-苯二胺、對苯二胺、3,4-二氟-1,2-苯二胺、N,N'-二-2-萘基對苯二胺、N,N-苯基對苯二胺、2-氯-1,4-對苯二胺、苯胺、2,5-二氨對苯二胺、N,N'-二甲基芐胺中的一種、兩種或者多種；

步驟（1）中，所述活化劑選自堿金屬的氫氧化物、堿土金屬的氫氧化物、堿金屬的氧化物以及堿土金屬的氧化物中的一種、兩種或者多種；

步驟（1）中，所述氧氣氣氛是有氧氣存在的氣氛；

步驟（1）中，所述聚合反應(yīng)的溫度為120℃~400℃；所述聚合反應(yīng)的時間為0.1-12h；

步驟（2）中，所述惰性氣氛是氮氣、氬氣、氦氣、氨氣中的一種或任意多種混合；

步驟（2）中，所述還原性氣氛是純氫氣或者純氨氣、或者氫氣與氮氣、氬氣、氦氣中的一種或任意多種混合的氣體，或者氨氣與氮氣、氬氣、氦氣中的一種或任意多種混合的氣體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，步驟（1）中，所述有機胺單體和活化劑的質(zhì)量比為1:0.5~6。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述有氧氣存在的氣氛是氧氣和惰性氣氛的混合氣氛，或者是純氧氣，或者是空氣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，步驟（2）中，所述堿活化反應(yīng)的溫度為500℃~1200℃；所述堿活化反應(yīng)的時間為0.1-12h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的制備方法，其中，所述方法還包括如下步驟：

（2’）對步驟（1）的產(chǎn)物進行氧氣活化后再在惰性氣氛或者還原性氣氛下進行堿活化反應(yīng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的制備方法，其中，所述方法還包括如下步驟：

（4）對步驟（3）酸洗之后的產(chǎn)物進行氧氣活化。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其中，步驟（2’）中，所述氧氣活化的氣氛是純氧或者氧氣與氮氣、氬氣、氦氣、氨氣中的一種或任意多種混合的氣體。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其中，步驟（2’）中，所述氧氣活化的時間為0.1-10h，所述氧氣活化的溫度為300-600℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其中，步驟（4）中，所述氧氣活化的氣氛是純氧或者氧氣與氮氣、氬氣、氦氣、氨氣中的一種或任意多種混合的氣體。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其中，步驟（4）中，所述氧氣活化的時間為0.1-10h，所述氧氣活化的溫度為300-600℃。

11.一種權(quán)利要求1-10任一項所述的方法制備得到的氮摻雜高比表面積多孔炭材料，所述多孔炭材料的氮摻雜量為0.5~20wt%；所述多孔炭材料的平均孔徑為0.5~10nm；所述多孔炭材料的比表面積為2000-4000m²/g。

12.權(quán)利要求11所述的氮摻雜高比表面積多孔炭材料在超級電容器儲能方面的應(yīng)用。