[发明专利]一种固相法合成含氮硫多级孔炭的方法

权利要求书

1.一种固相法合成含氮硫多级孔炭的方法，其特征在于：以含氨基的芳环类化合物和含芳环醛为原料，通过氨基与醛基之间的席夫碱化学反应，制备含氮、硫聚合物；聚合物热解过程中产生的碳氧化合物与氧化锂之间的气固相反应生成碳酸锂，原位反应生成的碳酸锂作为制备多孔炭材料的模板，经酸洗除去模板即可制备含氮、硫杂原子的蜂窝状多级孔道结构炭材料；所用含氨基的芳环类化合物为对氨基苯磺酸、三聚氰胺的一种或二种混合物；所用含芳环醛为对苯二甲醛、间苯二甲醛或4,4'-联苯二甲醛的一种或二种混合物；

具体步骤包括：首先将含氨基的芳环类化合物、含芳环醛、氧化锂固体粉末进行研磨混合，低温聚合后再经高温热解炭化，经酸除去反应过程生成的碳酸盐，制得含氮、硫杂原子的多级孔道结构块体炭材料；

固体混合物中含芳环醛与含氨基的芳环类化合物的摩尔比为0.5 ~ 5:1；混合物中氧化锂与含氨基的芳环类化合物的摩尔比为50 ~ 8:1；

固体混合物在氮气或者氩气下进行低温聚合，采用2 ~ 5 ℃·min^-1的升温速率由室温升至聚合温度为90 ℃~ 200℃，聚合时间为2 ~ 24 h；炭化热解程序为采用2 ~ 5 ℃·min^-1的升温速率由室温或聚合温度升至450 ℃ ~ 700 ℃，恒温0.5 h ~ 6 h。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：利用研钵将含氨基的芳环类化合物、含芳环醛、氧化锂固体粉末进行研磨混合0.5 ~ 1 h。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：除去生成的碳酸盐模板采用的酸为盐酸或硝酸溶液中的一种或二种以上，溶液采用的溶剂为水和乙醇中的一种或二种，酸的质量浓度为10% ~ 30%，配制酸液的水和乙醇溶剂中水和乙醇的体积比为3 ~ 6:1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述多级孔是指大孔-介孔-微孔串联的孔道结构，其中大孔是指大于50 nm的孔道，介孔是指2 ~ 50 nm的孔道，微孔是指小于2 nm的孔道；所制备的炭材料具有80 ~ 200 nm的大孔，大孔孔容为1.5 ~ 2.5 cm³·g^-1，具有20~ 50 nm的介孔，介孔孔容为0.2 ~ 0.6 cm³·g^-1，具有0.4-0.8 nm集中分布的微孔，微孔孔容为0.2 ~ 0.5 cm³·g^-1。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所得含氮、硫改性的多级孔结构炭材料用于制备锂离子电池电极材料。