基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法。配制結構導向劑溶液;將生物質酚取代部分苯酚與糠醛經(jīng)酚醛縮合反應制得的酚醛縮合低聚物加入到上述結構導向劑溶液中,升溫到75-100oC、攪拌均勻,然后在100oC-200oC下反應6-72h,過濾、干燥后在惰性氣氛下350-500oC焙燒1-3h,再經(jīng)酸洗、干燥后在惰性氣氛保護下600-900oC高溫碳化1-5h而得。其采用廉價可再生生物質酚部分代替苯酚,解決了當前能源再生的問題;采用特定的金屬離子化合物與含有亞胺基的聚合物共同作用形成的結構導向劑溶液,可以根據(jù)實際需要,進行比表面積的調(diào)控。
【專利說明】基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及有序介孔碳材料制備領域,具體涉及一種基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法。
【背景技術】[0002]介孔碳材料因其大比表面、結構形貌可控、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性,而在電極材料、能量儲存、氣體分離、催化劑和色譜柱填料等領域有非常廣泛的應用。自從1999年結構有序的介孔碳在首次被報道以來,合成新型介觀結構有序的碳材料越來越引起人們的關注。人們利用各種不同結構的介孔氧化硅模板以及碳源,合成出一系列不同結構和形貌的有序介孔碳。
[0003]但這種合成路線合成步驟多且過于繁瑣,而且還要消耗多級孔氧化硅模板以及制備多級孔氧化硅模板所需要的表面活性劑,因此相對比較昂貴。近來,有機自組裝合成法的提出是有序介孔碳材料合成方法的一大突破。這種方法利用特定結構的軟模板直接引導碳前驅體的組裝,經(jīng)過固化交連,從而將模板結構復制到產(chǎn)物中。目前這個新興材料合成領域的研究工作才剛剛展開,各種具有新穎結構、形貌或性能的介孔碳正在不斷地被開發(fā)合成出來。
[0004]專利CN 101941688A報道了一種介孔碳材料的制備新方法,其制備方法是將絡合劑與過渡金屬形成的配合物加入到娃溶膠和碳前體的混合液中固化后在高溫下碳化后除去二氧化硅得到所需要的介孔碳材料。該方法使用了硅溶膠作為模板,制備方法較復雜。而且本方法使用了資源緊缺的化工原料作為碳材料的前體,價格較昂貴。專利CN100999317A公開了一種新型的含氮有序介孔碳及其合成方法及其在吸附領域的初步應用。在有機溶劑中,可溶性樹脂和含氮有機前驅物發(fā)生反應,然后利用此前驅體與非離子表面活性劑自組裝得到含氮樹脂-非離子表面活性劑復合材料,在惰性氣氛下低溫焙燒得到含氮有序介孔聚合物,進一步碳化,得到含氮有序介孔碳;或者將含氮樹脂-非離子表面活性劑復合材料一步高溫碳化得含氮有序介孔碳。但這種方法使用的碳源聚合物樹脂為酚醛樹月旨、脲醛樹脂等,以及使用了非水溶劑,這不僅造成材料的制備成本較高,而且產(chǎn)生了環(huán)境污染。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題在于提出一種簡單易行、成本低廉的以基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法。
[0006]為解決上述技術問題,本發(fā)明采用的技術方案為:
基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法,其特征在于:
(1)配制結構導向劑溶液:將含有亞胺基的聚合物與可與亞胺基進行配位的金屬離子的化合物加水溶解,攪拌配得結構導向劑溶液;
(2)將生物質酚取代部分苯酚與糠醛經(jīng)酚醛縮合反應制得的酚醛縮合低聚物加入到上述結構導向劑溶液中,升溫到75-100°C、攪拌均勻,然后于密閉的反應釜中100°C-200°C下反應6-72h,再經(jīng)過濾、干燥得到聚合物復合物;
(3)將由此得到的聚合物復合物在惰性氣氛下350-500°C焙燒l_3h,再經(jīng)酸洗、干燥后在惰性氣氛保護下600-900°C高溫碳化l_5h而得。
[0007]按上述方案,所述結構導向劑中含有亞胺基的聚合物為線形聚乙烯亞胺、聚乙二醇-線性聚乙烯亞胺-聚乙二醇、線性聚乙烯亞胺-聚乙二醇-線性聚乙烯亞胺、線性聚乙烯亞胺-聚氧化乙烯-線性聚乙烯亞胺嵌段共聚物;所述可與亞胺基進行配位的金屬離子為Cu2+、Fe3+、Ni2+、Co2+、Al3+、Cd2+、Cr3+、Ag+的一種或多種;所述可與亞胺基進行配位的金屬離子化合物與含有亞胺基的聚合物中亞胺基的摩爾比為0.1:1-1:1。
[0008]按上述方案,所述的酚醛縮合低聚物和結構導向劑中可與亞胺基進行配位的金屬離子化合物的質量比為1:0.5-10。
[0009]按上述方案,所述配制結構導向劑溶液中的溶解溫度為75_95°C。
[0010]按上述方案,所述步驟(3)的酸洗用酸為硝酸、硫酸、鹽酸,優(yōu)選為硝酸。
[0011]按上述方案,所述的焙燒過程中的升溫速率為l_10°C/min ;所述碳化過程中的升溫速率為l-l(TC/min。
[0012]按上述方案,所述酚醛縮合低聚物是于pH 10-14的條件下,在生物質酚和苯酚中加入糠醛,所述生物質酚和苯酚的質量比為1-100:1,緩慢升溫至60-75°C反應l-6h后再加酸調(diào)節(jié)體系PH值為6.5-7.5,減壓蒸餾除去體系中的水、后處理而得。
[0013]按上述方案,所述的生物質酚為腰果酚、漆酚或愈創(chuàng)木酚。
[0014]按上述方案,所述的生物質酚和苯酚的總和與糠醛的摩爾比為0.1:1-5:1。
[0015]按上述方案,所述調(diào)節(jié)pH值用酸是鹽酸、硝酸、硫酸、草酸、冰醋酸中的一種或多種。
[0016]按上述方案,所述的減壓蒸餾溫度為30-60°C,時間為l_2h ;所述的后處理是在體系中先加乙醇攪拌均勻過夜,然后將析出的固體雜質離心分離除去,得到酚醛縮合低聚物乙醇溶液。
[0017]本發(fā)明中通過將高分子前驅體與結構導向劑先經(jīng)有機-有機自組裝得到高分子-高分子復合材料,然后在惰性氣氛下利用低溫焙燒、酸洗、干燥后得到介孔高分子材料,繼續(xù)高溫碳化得到的相應結構的介孔碳材料,與現(xiàn)有技術相比:1、采用廉價的可再生的生物質酚部分代替苯酚合成酚醛縮合低聚物,解決了當前能源再生的問題;2、采用特定的金屬離子化合物與含有亞胺基的聚合物共同作用形成的結構導向劑溶液,可以根據(jù)實際需要,通過對金屬離子化合物、含有亞胺基的聚合物類型及兩者用量比例的調(diào)節(jié)進行比表面積的調(diào)控,同時,含有亞胺基的聚合物為有序介孔碳提供氮源。本發(fā)明中該介孔材料的孔徑為 1-1Onm,孔容為 0.1-1.0cm3/g,表面積為 600_3000m2/g。
【具體實施方式】
[0018]為了更好地解釋本發(fā)明,以下結合具體實施例進一步闡明本發(fā)明的主要內(nèi)容,但本發(fā)明不僅僅局限于以下實施例。
[0019]實施例1
在50 °C下于2.0 g腰果酚和0.2g苯酚體系中加入NaOH水溶液攪拌10 min后,調(diào)節(jié)體系pH為14,然后向其中加入2.45g糠醛繼續(xù)攪拌lOmin,緩慢升溫至75 °C反應3 h后用稀鹽酸溶液調(diào)節(jié)溶液的PH值為7.0,在45 °(:減壓蒸餾2 h除去體系中的水。然后溶于乙醇攪拌均勻過夜12 h,將析出的氯化鈉雜質離心分離除去,得到酚醛縮合低聚物的乙醇溶液,待用。
[0020]將3.2g線性聚乙烯亞胺(分子量10000)和3g硝酸鎳(Ni (NO3) 2.6H20)溶解在20mL 85°C水中,攪拌3小時后,得到結構導向劑溶液,然后向其中加入上述酚醛縮合低聚物的乙醇溶液,混合,所述酚醛縮合低聚物與結構導向劑中硝酸鎳的質量比為1:1,在85°C攪拌均勻后將所得到的溶液轉移到密閉的反應釜中,在160°C下反應36h后經(jīng)過濾、干燥,得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在氮氣氣氛下350°C焙燒1.5小時,所述的焙燒過程中的升溫速率為5°C/min。然后用pH為I的硝酸溶液洗滌,干燥后在氮氣氣氛下600°C焙燒高溫碳化3小時,所述碳化過程中的升溫速率為10°C/min,得到含氮有序介孔碳材料,所得介孔碳孔徑為7.2nm,孔容為0.59cm3/g, BET比表面積為1800m2/g。
[0021]實施例2
在30 °C下于2.0 g漆酚和0.1g苯酚中,加入NaOH水溶液攪拌10 min后,調(diào)節(jié)體系PH為13,加入1.25g糠醛繼續(xù)攪拌15min,緩慢升溫至60 °C反應5 h后用稀硝酸溶液調(diào)節(jié)溶液的PH值為7.0,在45 °(:減壓蒸餾1.5 h除去體系中的含水。溶于溶于乙醇攪拌均勻過夜12 h,將析出的固體雜質離心分離除去,得到酚醛縮合低聚物的乙醇溶液,待用。
[0022]將線性聚乙烯亞胺、硝酸鈷溶解在30mL 75°C水中,攪拌,得到結構導向劑溶液,所述硝酸鈷與線性聚乙烯亞胺中亞胺基的摩爾比為0.3:1,然后向其中加入上述酚醛縮合低聚物的乙醇溶液混合在75°C攪拌均勻然后將所得到的溶液轉移到密閉的反應釜中,所述的酚醛縮合低聚物和結構導向劑中硝酸鈷的質量比為1:3,在120°C下反應30h后經(jīng)過濾、干燥,得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在氮氣氣氛下450°C焙燒2小時,所述的焙燒過程中的升溫速率為10°C/min,然后用pH為2的鹽酸溶 液洗滌,干燥后在氮氣氣氛下700°C焙燒高溫碳化3小時,所述碳化過程中的升溫速率為3°C/min,得到含氮有序介孔碳材料,所得介孔碳孔徑為
2.5nm,孔容為 0.3cm3/g, BET 比表面積為 600m2/g。
[0023]實施例3
在25°C下于2.8g愈創(chuàng)木酚和0.4g苯酚中加入NaOH水溶液攪拌20 min后,調(diào)節(jié)體系pH為11,加入2.0g糠醛繼續(xù)攪拌30min,65 °C反應4 h后用稀硫酸溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值為7.0,在35 °(:減壓蒸餾2 h除去體系中的含水。溶于乙醇攪拌均勻過夜,將析出的固體離心分離除去,得到酚醛縮合低聚物的乙醇溶液,待用。
[0024]將聚乙二醇-線性聚乙烯亞胺-聚乙二醇、硝酸鋁溶解在30mL 80°C水中,攪拌得到結構導向劑溶液,所述硝酸鋁與聚乙二醇-線性聚乙烯亞胺-聚乙二醇中亞胺基的摩爾比為0.6:1,然后向其中加入酚醛縮合低聚物的乙醇溶液混合,所述的酚醛縮合低聚物和結構導向劑中硝酸鋁的質量比為1:8,在90°C攪拌均勻然后將所得到的溶液轉移到密閉的反應釜中,在150°C下反應36h后經(jīng)過濾、干燥,得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在氮氣氣氛下500°C焙燒2小時,然后用PH為I的鹽酸溶液洗滌,干燥后在氮氣氣氛下800°C焙燒2小時,得到含氮有序介孔碳材料,所得介孔碳孔徑為6.5nm,孔容為0.58cm3/g, BET比表面積為1200m2/g。
[0025]實施例4
在30 °C下于2.0 g腰果酚和0.15g苯酚中加入NaOH水溶液攪拌10 min后,調(diào)節(jié)體系pH為11,加入0.75g糠醛繼續(xù)攪拌25min,緩慢升溫至75 °(:反應1.5 h后用稀鹽酸溶液調(diào)節(jié)溶液的PH值為7.0,在45 °(:減壓蒸餾1.5 h除去體系中的含水。溶于乙醇攪拌均勻過夜,將析出的固體離心分離除去,得到酚醛縮合低聚物的乙醇溶液,待用。
[0026]將4.6g線性聚乙烯亞胺、0.5g硝酸銅溶解在25mL 85°C水中,攪拌,得到結構導向劑溶液,所述硝酸銅與線性聚乙烯亞胺中亞胺基的摩爾比為0.1:1,然后與上述酚醛縮合低聚物的乙醇溶液混合,所述的酚醛縮合低聚物和結構導向劑中硝酸銅的質量比為1:10,在90°C攪拌均勻然后將所得到的溶液轉移到密閉的反應釜中,在105°C下反應24h后經(jīng)過濾、干燥,得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在氮氣氣氛下400°C焙燒3小時,然后用pH為2的硝酸溶液洗滌,干燥后在氮氣氣氛下700°C焙燒3小時,得到含氮有序介孔碳材料,所得介孔碳孔徑為1.2nm,孔容為 0.1 cm 3/g? BET 比表面積為 900m2/g。
[0027]實施例5
于40 °C下在2.0 g愈創(chuàng)木酚和0.02g苯酚中加入NaOH水溶液攪拌10 min后,調(diào)節(jié)體系PH為10,加入1.36g糠醛繼續(xù)攪拌30min,緩慢升溫至60 0C反應2 h后用稀醋酸溶液調(diào)節(jié)溶液的PH值為7.0,在45 °(:減壓蒸餾2 h除去體系中的含水。溶于乙醇攪拌均勻過夜,將析出的固體離心分離除去,得到酚醛縮合低聚物的乙醇溶液,待用。
[0028]將聚乙二醇-線性聚乙烯亞胺-聚乙二醇、硝酸銀溶解在90°C水中,攪拌,得到結構導向劑溶液,所述硝酸銀與聚乙二醇-線性聚乙烯亞胺-聚乙二醇中亞胺基的摩爾比為
0.8:1,然后與上述酚醛樹脂醇溶液混合,所述的酚醛縮合低聚物和結構導向劑中硝酸銀的質量比為1:5,在90°C攪拌均勻然后將所得到的溶液轉移到密閉的反應釜中,在120°C下反應6h后經(jīng)過濾、干燥,得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在氮氣氣氛下450°C焙燒2.5小時,然后用pH為I的硝酸溶液洗滌,干燥后在氮氣氣氛下750°C焙燒4小時,得到含氮有序介孔碳材料,所得介孔碳孔徑為2.5nm,孔容為0.35cm3/g, BET比表面積為1800m2/g。
[0029]實施例6
于50 °C下在2.0 g漆酚和0.18g苯酚中,加入NaOH水溶液攪拌15 min后,調(diào)節(jié)體系PH為12,加入2.45g糠醛繼續(xù)攪拌30min,緩慢升溫至70 °C反應3 h后用稀鹽酸溶液調(diào)節(jié)溶液的PH值為7.0,在45 °(:減壓蒸餾2 h除去體系中的含水。將得到的酚醛樹脂預聚體溶于乙醇攪拌均勻過夜12 h,將析出的固體離心分離除去,得到酚醛縮合低聚物的乙醇溶液,待用。
[0030]將線性聚乙烯亞胺-聚氧化乙烯-線性聚乙烯亞胺、硝酸鎘溶解在95°C水中,攪拌得到結構導向劑溶液,所述硝酸鎘與線性聚乙烯亞胺-聚氧化乙烯-線性聚乙烯亞胺中亞胺基的摩爾比為0.1:1,然后與上述酚醛縮合低聚物的乙醇溶液混合,所述的酚醛縮合低聚物和結構導向劑中硝酸鎘的質量比為1:5,在100°C攪拌均勻然后將所得到的溶液轉移到密閉的反應釜中,在110°c下反應6h后經(jīng)過濾、干燥,得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在氮氣氣氛下400°C焙燒2小時,然后用pH為2的硝酸溶液洗滌,干燥后在氮氣氣氛下827°C焙燒2小時,得到含氮有序介孔碳材料,所得介孔碳孔徑為1.5nm,孔容為0.2cm3/g,BET比表面積為1000m2/g。
[0031]實施例7
在45 °C下于2.0 g腰果酚和0.08g苯酚中加入NaOH水溶液攪拌10 min后,調(diào)節(jié)體系PH為13,加入1.65g糠醛繼續(xù)攪拌lOmin,緩慢升溫至75 °C反應I h后用稀草酸溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值為7.0,在55 °(:減壓蒸餾Ih除去體系中的含水。將得到的酚醛樹脂預聚體溶于乙醇攪拌均勻過夜12 h,將析出的固體離心分離除去,得到酚醛縮合低聚物的乙醇溶液,待用。
[0032]將線性聚乙烯亞胺、硝酸鐵溶解在85°C水中,8攪拌得到結構導向劑溶液,所述硝酸鐵與線性聚乙烯亞胺中亞胺基的摩爾比為1:1,然后與上述酚醛縮合低聚物的乙醇溶液混合,所述的酚醛縮合低聚物和結構導向劑中硝酸鐵的質量比為1:8,在100°C攪拌均勻然后將所得到的溶液轉移到密閉的反應釜中,在160°C下反應12h后經(jīng)過濾、干燥,得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在氮氣氣氛下400°C焙燒1.5小時,然后用pH為I的鹽酸溶液洗滌,干燥后在氮氣氣氛下900°C焙燒4小時,得到含氮有序介孔碳材料,所得含氮介孔碳孔徑為2.5nm,孔容為
0.3cm3/g,BET 比表面積為 1200m2/g。
[0033]實施例8
在40 °C下于2.0 g愈創(chuàng)木酚和0.16g苯酚中加入NaOH水溶液攪拌15 min后,調(diào)節(jié)體系pH為12,加入2.16g糠醛繼續(xù)攪拌30min,緩慢升溫至60°C反應5h后用稀鹽酸溶液調(diào)節(jié)溶液的PH值為7.0,在45 °(:減壓蒸餾I h除去體系中的含水。溶于乙醇攪拌均勻過夜12h,將析出的固體離心分離除去,得到酚醛縮合低聚物的乙醇溶液,待用。
[0034]將聚氧化乙烯-線性聚乙烯亞胺-聚氧化乙烯、0.2g硝酸鐵溶解在IOmL 80°C水中,攪拌,得到結構導向劑溶液,所述硝酸鐵與聚氧化乙烯-線性聚乙烯亞胺-聚氧化乙烯中亞胺基的摩爾比為0.1:1,然后與上述酚醛縮合低聚物的乙醇溶液混合,所述的酚醛縮合低聚物和結構導向劑中硝酸鐵的質量比為1:3,在85°C攪拌均勻然后將所得到的溶液轉移到密閉的反應釜中,在120°C下反應48h后經(jīng)過濾、干燥,得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在氮氣氣氛下427°C焙燒2小時,得到介孔高分子。然后用pH為2的鹽酸溶液洗滌,干燥后在氮氣氣氛下827°C焙燒5小時,得到含氮有序介孔碳材料,所得介孔碳孔徑為8.3nm,孔容為0.9cm3/g,BET比表面積為 1500m2/g。
[0035]實施例9
在30 °C下于2.0 g漆酚和0.25g苯酚中加入NaOH水溶液攪拌15 min后,調(diào)節(jié)體系PH為14,加入2.45g糠醛繼續(xù)攪拌30min,緩慢升溫至75 0C反應2.5 h后用稀硫酸溶液調(diào)節(jié)溶液的PH值為7.0,在45 °(:減壓蒸餾1.5 h除去體系中的含水。溶于乙醇攪拌均勻過夜12 h,將析出的固體離心分離除去,得到酚醛縮合低聚物的乙醇溶液,待用。
[0036]將線性聚乙烯亞胺-聚乙二醇-線性聚乙烯亞胺、0.5g硝酸鐵溶解在85°C水中,攪拌得到結構導向劑溶液,所述硝酸鐵與線性聚乙烯亞胺-聚乙二醇-線性聚乙烯亞胺中亞胺基的摩爾比為0.3:1,然后與上述酚醛縮合低聚物的乙醇溶液混合,所述的酚醛縮合低聚物和結構導向劑中硝酸鐵的質量比為1:1,在100°C攪拌均勻然后將所得到的溶液轉移到密閉的反應釜中,在190°C下反應60h后經(jīng)過濾、干燥,得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在氮氣氣氛下400°C焙燒I小時,得到介孔高分子。然后用pH為I的鹽酸溶液洗滌,干燥后在氮氣氣氛下850°C焙燒3小時,得到含氮有序介孔碳材料,所得介孔碳孔徑為6.2nm,孔容為0.5cm3/g,BET比表面積為3000m2/g。
[0037]實施例10
在25°C下于2.0 g愈創(chuàng)木酚和0.32g苯酚中加入NaOH水溶液攪拌15 min后,調(diào)節(jié)體系pH為13,加入2.45g糠醛繼續(xù)攪拌25min,緩慢升溫至70 °C反應3 h后用稀硝酸溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值為7.0,在45 °(:減壓蒸餾2 h除去體系中的含水。將得到的酚醛樹脂預聚體溶于乙醇攪拌均勻過夜12 h,將析出的固體離心分離除去,得到酚醛縮合低聚物的乙醇溶液,待用。
[0038] 將聚氧化乙烯-線性聚乙烯亞胺-聚氧化乙烯硝酸鐵溶解在30mL 90°C水中,攪拌反應3小時后,得到結構導向劑溶液,所述硝酸鐵與聚氧化乙烯-線性聚乙烯亞胺-聚氧化乙烯中亞胺基的摩爾比為0.5:1,與上述酚醛縮合低聚物的乙醇溶液混合,所述的酚醛縮合低聚物和結構導向劑中硝酸鐵的質量比為1:9,在90°C攪拌均勻然后將所得到的溶液轉移到密閉的反應釜中,在200°C下反應72h后經(jīng)過濾、干燥,得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在氮氣氣氛下500°C焙燒2小時,得到介孔高分子。然后用pH為2的鹽酸溶液洗滌,干燥后在氮氣氣氛下900°C焙燒I小時,得到含氮有序介孔碳材料,所得介孔碳孔徑為7.8nm,孔容為0.8cm3/g,BET比表面積為2500m2/g。
【權利要求】
1.基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法,其特征在于: (1)配制結構導向劑溶液:將含有亞胺基的聚合物與可與亞胺基進行配位的金屬離子的化合物加水溶解,攪拌配得結構導向劑溶液; (2)將生物質酚取代部分苯酚與糠醛經(jīng)酚醛縮合反應制得的酚醛縮合低聚物加入到上述結構導向劑溶液中,升溫到75-100°C、攪拌均勻,然后于密閉的反應釜中100°C-200°C下反應6-72h,再經(jīng)過濾、干燥得到聚合物復合物; (3)將由此得到的聚合物復合物在惰性氣氛下350-500°C焙燒l_3h,再經(jīng)酸洗、干燥后在惰性氣氛保護下600-900°C高溫碳化l_5h而得。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法,其特征在于:所述結構導向劑中含有亞胺基的聚合物為線形聚乙烯亞胺、聚乙二醇-線性聚乙烯亞胺-聚乙二醇、線性聚乙烯亞胺-聚乙二醇-線性聚乙烯亞胺、線性聚乙烯亞胺-聚氧化乙烯-線性聚乙烯亞胺嵌段共聚物;所述可與亞胺基進行配位的金屬離子為Cu2+、Fe3+、Ni2+、Co2+、Al3+、Cd2+、Cr3+、Ag+的一種或多種;所述可與亞胺基進行配位的金屬離子化合物與含有亞胺基的聚合物中亞胺基的摩爾比為0.1:1-1:1。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法,其特征在于:所述的酚醛縮合低聚物和結構導向劑中可與亞胺基進行配位的金屬離子化合物的質量比為 1:0.5-10。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法,其特征在于:所述配制結構導向劑溶液中的溶解溫度為75-95°C。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法,其特征在于:所述的焙燒過程中的升溫速.率為l_10°C/min ;所述碳化過程中的升溫速率為1_10°C/min0
6.根據(jù)權利要求1所述的基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法,其特征在于:所述步驟(3)的酸洗用酸為硝酸。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法,其特征在于:所述酚醛縮合低聚物是于PH 10-14的條件下,在生物質酚和苯酚中加入糠醛,所述生物質酚和苯酚的質量比為1-100:1,緩慢升溫至60-75°C反應l_6h后再加酸調(diào)節(jié)體系pH值為6.5-7.5,減壓蒸餾除去體系中的水、后處理而得。
8.根據(jù)權利要求1或7所述的基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法,其特征在于:所述的生物質酚為腰果酚、漆酚或愈創(chuàng)木酚。
9.根據(jù)權利要求1或7所述的基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法,其特征在于:所述的生物質酚和苯酚的總和與糠醛的摩爾比為0.1:1-5:1。
10.根據(jù)權利要求7所述的基于生物質基制備含氮有序介孔碳材料的方法,其特征在于:所述的減壓蒸餾溫度為30-60°C,時間為l_2h ;所述的后處理是在體系中先加乙醇攪拌均勻過夜,然后將析出的固體雜質離心分離除去,得到酚醛縮合低聚物乙醇溶液。
【文檔編號】C01B31/02GK103466598SQ201310417128
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權日:2013年9月13日
【發(fā)明者】方章建, 張巖豐, 鄭興才, 程宇婷, 陶磊明 申請人:中盈長江國際新能源投資有限公司