[发明专利]多孔碳及其制备方法

权利要求书

1.由具有由下面的通式1表示的组成的碳化物得到的多孔碳：

[通式1]

M(C_xO_y)

在通式1中，M为选自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一种金属；

X为0.6至0.99，以及y为0.01至0.4。

2.根据权利要求1所述的多孔碳，其中，所述多孔碳包含具有小于2nm直径的微孔和具有2至50nm直径的介孔。

3.根据权利要求2所述的多孔碳，其中，所述孔的总体积分数为60％至85％。

4.根据权利要求1所述的多孔碳，其中，所述多孔碳具有400至4,000m²/g的比表面积。

5.根据权利要求1所述的多孔碳，其中，所述碳化物为固溶体粉末，以及所述多孔碳是由所述固溶体粉末得到的。

6.根据权利要求1所述的多孔碳，其中，所述通式1的碳化物由下面的通式1a表示：

[通式1a]

(Ti_1-aM’_a)(C_xO_y)

在通式1a中，M’为选自V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一种金属；

a为0.01至0.3，x为0.6至0.99，以及y为0.01至0.4。

7.由具有由下面的通式2表示的组成的碳化物得到的多孔碳：

[通式2]

M(C_xO_yA_z)

在通式2中，M为选自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一种金属；

A为硼(B)或氢(H)；

X为0.6至0.99，y为0.01至0.4，以及z为0.01至0.4。

8.根据权利要求7所述的多孔碳，其中，所述碳化物为其中氢(H)或硼(B)中的至少一种以置换或填隙的形式部分地插入的固溶体粉末。

9.一种制备多孔碳的方法，其包括如下步骤：

使选自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf、Ta金属和其氧化物中的至少一种金属源与碳源混合；

加热混合物以形成碳化物；

使所述碳化物与卤素气体反应；和

在氢气氛围下加热反应混合物。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述碳化物具有由下面的通式1表示的组成：

[通式1]

M(C_xO_y)

在通式1中，M为选自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一种金属；

x为0.6至0.99，以及y为0.01至0.4。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，在使金属源与碳源混合的步骤中，进一步加入并混合氢(H)源或硼(B)源。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述碳化物具有由下面的通式2表示的组成：

[通式2]

M(C_xO_yA_z)

在通式2中，M为选自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一种金属；

A为硼(B)或氢(H)；

x为0.6至0.99，y为0.01至0.4，以及z为0.01至0.4。

13.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：在使金属源与碳源混合的步骤的同时或之后，粉碎混合物的步骤。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述粉碎混合物的步骤是使用高能球磨机实施的。

15.根据权利要求9所述的方法，其中，在800至1600℃的温度下实施加热混合物以形成碳化物的步骤5分钟至5小时。

16.根据权利要求9所述的方法，其中，所述卤素气体为氯气(Cl₂)。

17.根据权利要求9所述的方法，其中，在400至1,200℃的温度下实施使碳化物与卤素气体反应的步骤1至5小时。