[发明专利]3D热致重排聚合物基多孔氮掺杂碳材料及其制备方法

权利要求书

1.3D热致重排聚合物基多孔氮掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，所述3D热致重排聚合物基多孔氮掺杂碳材料直径为1~10μm，由2~50nm的片层结构经自组装堆叠而成，比表面积为500~2000m²/g；

包括如下步骤：

1）制备聚酰胺酸溶液；

利用含邻二羟基的二胺单体与二酐单体聚合，得到含羟基的聚酰胺酸溶液；将所述含羟基的二胺单体先溶解于极性非质子性溶剂中，然后加入等摩尔量的二酐单体，在0~10℃反应6~24小时，得到浓度为15~100mg/ml的含羟基聚酰胺酸溶液；

所述二酐单体为均苯四甲酸二酐、3，3’，4，4’-联苯四甲酸二酐、3，3’，4，4’-二苯酮四甲酸二酐、1，2，3，4-环丁烷四甲酸二酐、1，2，4，5-环己烷四酸二酐，双环[2，2，2]辛-7-烯-2，3，5，6-四羧酸二酐、1，4，5，8-萘四甲酸二酐、2，3，6，7-萘四甲酸二酐和3，4，9，10-苝四甲酸二酐中的一种或几种；

所述极性非质子性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、间甲酚中的一种或几种；

2）通过溶剂热法合成出3D含羟基聚酰亚胺；

将由步骤1）得到的含羟基聚酰胺酸溶液放入不锈钢高压反应釜中，在150~250℃热处理6~24小时，自然冷却至室温后，经抽滤、洗涤、干燥后得到3D含羟基聚酰亚胺；

3）经分段热处理制备出3D热致重排聚合物基多孔氮掺杂碳材料；

所述分段热处理为350~1000℃的分段热处理；

由室温开始升温，在350~500℃热处理0.5~5h后，再继续升温到700-1000℃热处理0.5~5h，升温速率为1~20℃/min。

2.根据权利要求1所述的3D热致重排聚合物基多孔氮掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1）二胺单体为2，2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、2，2-双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(3-氨基-4-羟基苯基)砜、2，2-双(3-氨基-4-羟基环己烷基)六氟丙烷，2，2-双(3-氨基-4-羟基环己烷基)丙烷、3，3’-二羟基联苯胺、3，3’-二氨基-4，4’-二羟基联苯中的一种或几种。