[发明专利]一种基于生物基苯并噁嗪的氮、氧共掺杂多孔碳材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于生物基苯并噁嗪的氮、氧共掺杂多孔碳材料的制备方法：以香草醛、4,4′‑二氨基二苯醚和多聚甲醛为原料，合成生物基苯并噁嗪单体，再采用热致开环聚合法制备了聚苯并噁嗪树脂，以该聚苯并噁嗪为前驱体通过软模板和KOH活化等工艺制备氮、氧共掺杂多孔碳材料。本发明制备的多孔碳材料呈疏松多孔结构，且多孔结构表现为微孔、介孔或大孔等多级孔结构，解决了现有技术中多孔碳材料的孔径分布单一、可调性不足等问题。将上述碳材料制备成超级电容器电极，表现出良好的循环充放电性能和较高的质量比容量，其质量比容量高达167F g‑1，循环1000次后容量保持率可达95％以上。

主权项

1.一种基于生物基苯并噁嗪的氮、氧共掺杂多孔碳材料的制备方法，包括：(1)4,4′‑二氨基二苯醚与多聚甲醛溶于有机溶剂，40～65℃，反应0.5～5h后；加入香草醛，升温至75～105℃，继续搅拌反应5～24h，待反应结束后，经后处理得生物基苯并噁嗪；(2)将步骤(1)得到的生物基苯并噁嗪溶于有机溶剂中，加入乙二醇与丙二醇嵌段共聚物，并调节体系的固含量为5～50％，采用阶梯升温的形式从室温升温至250℃进行固化，得聚苯并噁嗪树脂；(3)将步骤(2)得到的聚苯并噁嗪树脂于惰性气氛中，以1～10℃/min的升温速率从室温升温至500～700℃后，保温1～2h，得初次碳材料；(4)将步骤(3)得到的初次碳材料与KOH混合，并再次于惰性气氛中，以1～10℃/min的升温速率从室温升温至700～900℃后，保温1～2h，得氮、氧共掺杂多孔碳材料的粗产品，去离子水洗涤至中性并干燥得氮、氧共掺杂多孔碳材料。