[发明专利]一种块体含氮多级孔道炭材料的制备方法

摘要

一种聚丙烯腈基块体含氮多孔炭的制备方法，以聚丙烯腈为前驱体，DMF、DMSO或者DMSO/水为溶剂，利用聚丙烯腈与碱催化下硅源水解产物硅酸之间的氢键作用，通过体系稳定的溶胶‑凝胶过程，制备聚丙烯腈基块体聚合物；将上述聚丙烯腈基块体聚合物置于炭化炉中，惰性气氛保护下进行炭化，并除去SiO₂，得到块体含氮多级孔道结构炭材料。本发明所述方法制备方法操作简单，设备简单，突破常规静电纺丝制备聚丙烯腈基炭材料的方法，且能够制备出块体形貌孔道结构可调的含氮多级孔炭材料。

主权项

1.一种块体含氮多级孔道炭材料的制备方法，其特征在于：以聚丙烯腈为原料，聚丙烯腈借助氢键的作用，与碱催化硅源水解产物硅酸形成均一的聚丙烯腈‑硅氧醇溶胶体系，经老化制得聚丙烯腈‑氧化硅凝胶，干燥后再经高温热解和碱洗过程制得含氮多级孔块体炭材料；具体步骤包括：首先将聚丙烯腈溶液、硅源溶液、催化剂溶液混合制得溶胶，经老化、干燥，再经高温炭化后，用碱液浸泡除去氧化硅，制得含氮多级孔道结构块体炭材料；所用聚丙烯腈的分子量为5万~20万，聚丙烯腈溶液中的聚丙烯腈的浓度为50 g L^‑1~200 g L^‑1；所用硅源是正硅酸四乙酯或硅酸钠中的一种或二种混合物，硅源溶液中硅源的浓度为0.15 g L^‑1~ 0.5 g L^‑1；所述催化剂是N‑甲基咪唑、或赖氨酸、或乙二胺、或1,6‑己二胺、或苯胺、或氨水；催化剂溶液中催化剂的浓度为0.01 g L¹~0.1 g L^‑1。