[发明专利]一种聚合物基氮、磷掺杂石墨化多孔碳的制备方法及应用

权利要求书

1.一种聚合物基氮、磷掺杂石墨化多孔碳，其特征在于：所述聚合物基氮、磷掺杂石墨化多孔碳的制备方法包括以下步骤：

(1)向二氯甲烷溶剂中加入4-羟甲基-1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷和三乙胺，在-10至-0℃下缓慢滴加丙烯酰氯，三者质量比为170-190:110-120:100，反应5-10h，制备得到丙烯酰酯化1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷衍生物；

(2)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入质量比为100:0.75-1.5:0.12-0.18的丙烯腈、偶氮二异丁腈和RAFT试剂，置于气氛反应装置中，在氮气氛围下加热至75-85℃，反应10-20h，制备得到聚丙烯腈基大分子链转移剂；

(3)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入苯乙烯、丙烯酰酯化1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷衍生物、聚丙烯腈基大分子链转移剂和引发剂偶氮二异丁腈，置于气氛反应装置中，在氮气氛围下，80-90℃中反应12-24h，制备得到含磷单体的聚(丙烯腈-苯乙烯)共聚物；

(4)将含磷单体的聚(丙烯腈-苯乙烯)共聚物置于气氛炉中，进行预氧化和高温碳化处理，制备得到聚合物基氮、磷掺杂石墨化多孔碳，应用于锂离子电池负极材料中。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物基氮、磷掺杂石墨化多孔碳，其特征在于：所述步骤(1)中的4-羟甲基-1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷的分子式为C₅H₉O₅P，结构式为丙烯酰酯化1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷衍生物的分子式C₈H₁₁O₆P，为结构式为

3.根据权利要求1所述的一种聚合物基氮、磷掺杂石墨化多孔碳，其特征在于：所述步骤(2)中的RAFT试剂为s,s'-二(α,α'-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯，分子式为C₉H₁₄O₄S₃，结构式为

4.根据权利要求1所述的一种聚合物基氮、磷掺杂石墨化多孔碳，其特征在于：所述步骤(2)中的气氛反应装置包括加热器，加热器上方设置有水浴锅，水浴锅内部设置有底座，底座上方固定连接有卡槽，卡槽活动连接有滑轮，滑轮与移动板活动连接，移动板上方设置有大反应瓶和小反应瓶，水浴锅上方设置有通气管，通气管两端分别与进气阀和出气阀活动连接。

5.根据权利要求1所述的一种聚合物基氮、磷掺杂石墨化多孔碳，其特征在于：所述步骤(3)中的苯乙烯、丙烯酰酯化1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷衍生物、聚丙烯腈基大分子链转移剂和偶氮二异丁腈的质量比为100:20-40:8-15:0.1-0.2。

6.根据权利要求1所述的一种聚合物基氮、磷掺杂石墨化多孔碳，其特征在于：所述步骤(4)中的预氧化处理为空气氛围，在220-280℃预氧化3-6h。

7.根据权利要求1所述的一种聚合物基氮、磷掺杂石墨化多孔碳，其特征在于：所述步骤(4)中的高温碳化处理为氮气氛围中，在750-800℃下碳化2-3h。