[發明專利]陰離子誘導碳納米片中選擇性生長超小銅模板法合成氮摻雜多孔碳、方法及應用

在審

• 申請號: 202011258172.0
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112390246A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 楊正龍
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C10L3/10
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 許耀

1.一種陰離子誘導碳納米片中選擇性生長超小銅模板法合成氮摻雜多孔碳的方法，其特征在于，以聚4-乙烯吡啶和二水合氯化銅為原料，Cu²⁺和聚4-乙烯吡啶形成配位化合物，再經過碳化和酸洗，得到所述的氮摻雜多孔碳Cu-NDPC；通過陰離子Cl^-和碳化溫度調控碳化過程中產生的原位Cu納米團簇的大小，以原位Cu納米團簇為模板獲得的Cu-NDPC的孔徑為

2.根據權利要求1所述的一種陰離子誘導碳納米片中選擇性生長超小銅模板法合成氮摻雜多孔碳的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)將聚4-乙烯吡啶和二水合氯化銅混合在溶劑中，攪拌，然后通過減壓蒸餾得到配位化合物Cu-P4VP；

(2)在N₂氣氛下，將Cu-P4VP碳化，得到Cu/氮摻雜碳復合材料Cu-NDC，且碳化過程中產生原位Cu納米團簇；

(3)采用酸洗的方式除去Cu-NDC中殘留的原位Cu納米團簇；

(4)酸洗滌后Cu-NDC用去離子水洗滌至中性后過濾得濾餅，濾餅干燥，即可得到Cu-NDPC，即為陰離子誘導碳納米片中選擇性生長超小銅模板法合成氮摻雜多孔碳。

3.根據權利要求2所述的一種陰離子誘導碳納米片中選擇性生長超小銅模板法合成氮摻雜多孔碳的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的聚4-乙烯吡啶和二水合氯化銅的質量比為0.1～1.0:1.0～10.0；配位化合物Cu-P4VP-5中，Cu²⁺/N的摩爾比為5；所述的溶劑為無水乙醇。

4.根據權利要求2所述的一種陰離子誘導碳納米片中選擇性生長超小銅模板法合成氮摻雜多孔碳的方法，其特征在于，步驟(2)中，碳化的溫度為600～1000℃，碳化的時間為1～10；升溫速率為2.5～7.5℃·min^-1。

5.根據權利要求2所述的一種陰離子誘導碳納米片中選擇性生長超小銅模板法合成氮摻雜多孔碳的方法，其特征在于，步驟(3)中，采用鹽酸進行酸洗，鹽酸的濃度為0.5～2.5M；酸洗的時間為5～24h。

6.根據權利要求2所述的一種陰離子誘導碳納米片中選擇性生長超小銅模板法合成氮摻雜多孔碳的方法，其特征在于，步驟(4)中，干燥的溫度為40～80℃，時間為12～36h。

7.一種陰離子誘導碳納米片中選擇性生長超小銅模板法合成氮摻雜多孔碳，其特征在于，采用權利要求1～6任一所述的方法獲得。

8.根據權利要求7所述的陰離子誘導碳納米片中選擇性生長超小銅模板法合成氮摻雜多孔碳，其特征在于，該氮摻雜多孔碳具有碳納米片網絡結構，比表面積1100～2800m²·g^-1，微孔體積0.4～1.5cm³·g^-1，表面N摻雜1～10at％，孔徑

9.根據權利要求8所述的陰離子誘導碳納米片中選擇性生長超小銅模板法合成氮摻雜多孔碳，其特征在于，該氮摻雜多孔碳的比表面積為1300～2200m²·g^-1，微孔體積0.6～1.0cm³·g^-1，表面N摻雜2～6at％，孔徑

10.如權利要求7～9任一所述的陰離子誘導碳納米片中選擇性生長超小銅模板法合成氮摻雜多孔碳的應用，其特征在于，將其用作吸附劑，用于C₂H₂、C₂H₆、C₃H₈和CO₂的吸附，并具有x/CH₄和CO₂/N₂ IAST選擇性，所述的x包括C₂H₂、C₂H₆、C₃H₈或CO₂。