[发明专利]一种多级孔氮掺杂多孔碳的制备方法

摘要

本发明公开一种多级孔氮掺杂多孔碳的制备方法。首先将4‑乙烯基吡啶与氯化铁、硬模板剂混合制备碳化前驱体，接着将前驱体置于管式炉中高温碳化获得碳化产物，再将碳化产物洗涤除去残余的铁盐和模板剂，最后经过滤、干燥即可得到具有多级孔结构的氮掺杂多孔碳。本发明以碳化过程中自发聚集的铁纳米晶簇为致孔剂获得微孔结构，以预先添加的硬模板剂为非微孔致孔剂获得非微孔结构，成功制备一种具有多级孔结构的氮掺杂多孔碳。本发明方法简单、适合大规模生产，同时制备的多级孔氮掺杂多孔碳比表面积大，孔道结构规整，性能优异，在环境保护、传感、能量存储转换、催化等领域有着广泛的应用前景。

主权项

1.一种多级孔氮掺杂多孔碳的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：（1）将4-乙烯基吡啶加入到适当的溶剂中搅拌溶解，得到4-乙烯基吡啶溶液；（2）向4-乙烯基吡啶溶液中加入适量的模板剂，搅拌分散均匀，得到含有模板剂的4-乙烯基吡啶溶液；所用模板剂与4乙烯基吡啶的质量比为1:16~1:1；（3）将FeCl3·6H2O加入到适当的溶剂中搅拌溶解，得到FeCl3·6H2O溶液；FeCl3·6H2O溶液的浓度为0.01~0.2 mol/L；浓度标准为所用原料中4乙烯基吡啶单体的摩尔质量与溶剂的体积比；（4）将FeCl3·6H2O溶液加入到含有模板剂的4-乙烯基吡啶溶液中，搅拌一定时间然后经减压蒸馏、真空干燥得到碳化前驱体；交碳化前驱体中的Fe3+和4-乙烯基吡啶单体的摩尔比为1:8~8:1；（5）将碳化前驱体置于石英舟中放入管式炉中，N2氛围下以一定程序升温至指定温度碳化，然后自然冷却得碳化产物；（6）将碳化产物以酸液洗涤除去复合材料中残余的铁盐和模板剂，再用水洗至中性、过滤、真空干燥得到多级孔氮掺杂多孔碳。