[发明专利]一种氮掺杂多孔碳材料、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种氮掺杂多孔碳材料，其特征在于该氮掺杂多孔碳材料由含胺基的多孔聚合物材料为氮源高温碳化制备而成；所述氮掺杂多孔碳材料的比表面积为400-3000m²/g，孔容为0.2-1.5cm³/g，孔径尺寸为0.59-0.70nm。

2.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳材料，其特征在于所述的多孔聚合物材料由卤化苄单体与伯胺类单体通过聚合反应制得。

3.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳材料，其特征在于所述的卤化苄单体为1,3,5-三氯甲基-2,4,6-三甲基苯、1,3,5-三溴甲基-2,4,6-三甲基苯、1,3,5-三氯甲基-2,4-间二甲苯、1,3,5-三氯甲基苯、1,3,5-三溴甲基苯中的一种或其组合；所述伯胺类单体为乙二胺、1,2-丙二胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺、1,4-环己二胺、对苯二胺中的一种或其组合。

4.一种如权利要求1-3任一所述的氮掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步、由卤化苄单体与伯胺类单体通过聚合反应制得含胺基的多孔聚合物材料；

第二步、将多孔聚合物材料在空气氛围下低温预碳化以形成稳定的结构；

第三步、将第二步所得产品在高温惰性气氛下碳化、洗涤、干燥后得到氮掺杂多孔碳材料。

5.根据权利要求4所述的氮掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于所述的卤化苄单体为1,3,5-三氯甲基-2,4,6-三甲基苯、1,3,5-三溴甲基-2,4,6-三甲基苯、1,3,5-三氯甲基-2,4-间二甲苯、1,3,5-三氯甲基苯、1,3,5-三溴甲基苯中的一种或其组合；所述伯胺类单体为乙二胺、1,2-丙二胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺、1,4-环己二胺、对苯二胺中的一种或其组合。

6.根据权利要求4所述的氮掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于第二步中所述预碳化过程中，预碳化温度范围为：100℃-200℃，碳化时间为：60-200min。

7.根据权利要求4所述的氮掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于第三步中所述的惰性气氛中使用的惰性气体至少为氮气、氩气和氦气之一；所述的高温惰性气氛下碳化时其碳化温度范围为：500℃-1000℃，碳化时间为：60-200min。

8.根据权利要求7所述的氮掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于所述的高温惰性气氛下碳化时可直接碳化或在活化剂存在下进行碳化；其中在活化剂存在下进行碳化时多孔聚合物材料与活化剂的质量比为1：2-4，碳化后得到的样品用稀盐酸清洗，并用水洗3-4次，最后干燥得到产品；所述的稀盐酸的浓度为1-3mol/L，干燥温度为80℃-150℃。

9.根据权利要求8所述的氮掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于所述的活化剂为KOH或NaOH。

10.一种如权利要求1-3任一所述的氮掺杂多孔碳材料在低压下气体吸附分离、高压下气体高压储存或高性能超级电容器中的应用。