[发明专利]一种杂原子掺杂碳材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种杂原子掺杂碳材料的制备方法，具体步骤如下：

A.将只含有卤素的有机高分子溶解到强极性溶剂中，使只含有卤素的有机高分子的浓度为0.0125-0.15g/mL，搅拌或超声使其均匀分散，之后加入含有杂原子的有机物，其摩尔量与含有卤素的有机高分子链段摩尔量之比为1:20-1:4之间，搅拌或超声使其分散均匀，再加入与含有卤素的有机高分子链段摩尔量摩尔数之比在1:4-4:1之间的碳化钙粉末，超声或搅拌使之形成均匀的悬浊液，将此悬浊液放入聚四氟乙烯水热反应釜中，于160-200℃反应12-36小时，反应结束后，自然冷却到室温，取出反应产物，清洗2-3次，60-100℃干燥，得到初步碳化产物；

所述的只含有卤素的有机高分子为聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯，所述的强极性溶剂为氮氮二甲基甲酰胺、氮氮二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或氮甲基吡咯烷酮中的一种；

所述的含有杂原子的有机物是：三聚氰胺、乙二胺、硫脲、硫代乙酰胺、硼酸或硼烷氨中的一种或多种；其中的氮、硫、磷或硼元素被掺杂到碳中；所述的碳化钙粉末的粒度小于100微米；

B．将步骤A干燥的初步碳化产物在氩气或氮气保护下于700-900℃温度焙烧1-3小时，待降至室温，取出，用稀盐酸洗涤，再用去离子水或乙醇清洗3-4次，60-100℃烘箱干燥，即得到非金属掺杂碳材料。

2.一种根据权利要求1所述的方法制备杂原子掺杂碳材料，该杂原子掺杂碳材料是多孔无定形石墨化碳材料，且杂原子以石墨化形式存在的比例较高。

3.根据权利要求2所述的杂原子掺杂碳材料，其特征是其中掺杂的杂原子为非金属N、S、B或P其中的一种或多种。

4.一种权利要求2所述的杂原子掺杂碳材料的应用，将该杂原子掺杂碳材料制备成电极，用于催化氧气还原反应。