[發明專利]氮摻雜復合碳材料及其應用

有效

• 申請號: 202210458349.4
• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114643074B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 華麗
• 申請（專利權）人: 揚州工業職業技術學院
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/00;B01J20/20;B01D53/02;C01B32/05;C07C1/12;C07C9/06;C07C9/04
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 靳浩

本發明公開了一種氮摻雜復合碳材料，通過以下方法制備得到：1)將醋酸銅、乙酰丙酮鎳、丙烯晴、3?氨基苯酚以及氯化鋅加入到乙醇中，攪拌，超聲分散真空干燥，得到固體混合物研磨至粉末，得到中間產物A；2)將中間產物A于惰性氣體氣氛中加熱，碳化；3)將步驟2)得到的產物用酸沖洗，然后浸泡于酸中，最后用去離子水清洗至中性，干燥，得到氮摻雜復合碳材料。本發明還提供了該氮摻雜復合碳材料在去除二氧化碳中的應用。不同于傳統材料僅藉由吸附作用去除CO₂，本發明提供的氮摻雜復合碳材料，還具備光催化轉化作用，通過雙重作用可實現CO₂的高效去除；能提高氮摻雜復合碳材料對CO₂的吸附率上限，為二氧化碳的去除提供了新的思路。

技術領域

本發明涉及新型碳材料領域，特別涉及一種氮摻雜復合碳材料及其應用。

背景技術

化石燃料的過度使用在大氣中排放了大量的CO₂，CO₂濃度的不斷增加導致全球氣候變暖，降低大氣中的CO₂濃度已成為當務之急。目前，二氧化碳減排技術主要包括：1、二氧化碳捕集、存儲；2、二氧化碳轉化利用。二氧化碳捕集主要通過吸附材料進行特異性吸附，二氧化碳轉化利用則是通過化學方法將二氧化碳轉化為其他物質。

碳材料應用日益廣泛，許多碳材料具有發達的微孔結構，應用于氣體吸附具有天然的優勢。但純碳材料的親水性低、化學活性差，難以直接用于二氧化碳吸附。而通過摻雜氮能改變碳材料的性質，有望增強其對二氧化碳的特異性吸附。例如專利CN110078046A公開的一種氮摻雜多孔碳材料的制備與應用，其提供了一種氮摻雜多孔碳材料，通過發達的孔隙結構可實現二氧化碳的吸附。專利CN110451509A公開了一種以硝酸鋅為活化劑制備用于二氧化碳吸附的氮摻雜多孔碳材料的方法，其同樣提供了可吸附二氧化碳的多孔碳材料。這些碳材料能實現二氧化碳的去除，但均是通過碳材料的多孔結構進行吸附這一單一作用，吸附量的大小取決于孔隙率，而顯然孔隙率是有一定上限無法一直提高的，所以藉由吸附作用這一單一性能實現二氧化碳的去除必然會在吸附率上遇到一定的瓶頸和不足，現在有必要提供更可靠的方案，為二氧化碳的去除提供更多的思路。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種氮摻雜復合碳材料及其應用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種氮摻雜復合碳材料，其通過以下方法制備得到：

1)將醋酸銅、乙酰丙酮鎳、丙烯晴、3-氨基苯酚以及氯化鋅加入到乙醇中，攪拌，超聲分散真空干燥，得到固體混合物研磨至粉末，得到中間產物A；

2)將中間產物A于惰性氣體氣氛中加熱，碳化；

3)將步驟2)得到的產物用酸沖洗，然后浸泡于酸中，最后用去離子水清洗至中性，干燥，得到氮摻雜復合碳材料。

優選的是，所述步驟1)為：將醋酸銅、乙酰丙酮鎳、丙烯晴、3-氨基苯酚以及氯化鋅加入到乙醇中，500-1000r/min攪拌3-10min，超聲分散5-30min，于60-95℃下真空干燥10-30h,得到固體混合物研磨至粉末，得到中間產物A。

優選的是，所述步驟1)為：將醋酸銅、乙酰丙酮鎳、丙烯晴、3-氨基苯酚以及氯化鋅加入到乙醇中，600r/min攪拌5min，超聲分散15min，于70℃下真空干燥15h,得到固體混合物研磨至粉末，得到中間產物A。

優選的是，所述步驟2)為：將中間產物A置于石英舟中，惰性氣體氣氛中加熱至200-250℃，然后于空氣中恒溫1-3h；再于惰性氣體氣氛中加熱至500-800℃，恒溫2-6h，冷卻至室溫，得到中間產物B。

優選的是，所述步驟2)為：將中間產物A置于石英舟中，惰性氣體氣氛中加熱至200-250℃，然后于空氣中恒溫1-3h；再于惰性氣體氣氛中加熱至500-800℃，恒溫2-6h，冷卻至室溫，得到中間產物B；