[发明专利]一种多级孔氮杂碳材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多级孔氮杂碳材料，其特征在于，所述多级孔氮杂碳材料是以微孔氮杂碳为核、介孔氮杂碳为壳的核-壳结构，其包括以下原料组分：金属有机骨架材料、结构导向剂、酚、醛、尿素、碱催化剂；所述金属有机骨架材料选自IRMOFs、ZIFs、CPL、MILs、PCN或UiO中的任意一种；所述结构导向剂选自非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂中的一种；

多级孔氮杂碳材料是通过金属有机骨架材料、结构导向剂、酚、醛、尿素以及碱催化剂经水热反应后，制得金属有机骨架复合材料，再经高温碳化过程制备获得。

2.根据权利要求1所述的多级孔氮杂碳材料，其特征在于，所述金属有机骨架材料、结构导向剂、酚、醛、尿素、碱催化剂的质量比为：1：(1-30)：(0.5-20)：(0.5-20)：(0.1-10)：(0.5-2)。

3.根据权利要求1所述的多级孔氮杂碳材料，其特征在于，所述酚选自苯酚、间苯二酚、均苯三酚、对氟苯酚、邻氟苯酚、间氟苯酚、间氯苯酚中的一种。

4.根据权利要求1所述的多级孔氮杂碳材料，其特征在于，所述醛选自甲醛、乙醛、丙醛、水杨醛、邻苯二甲醛、间苯二甲醛、对苯二甲醛、均苯三甲醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛、己二醛或可分解成醛的物质。

5.根据权利要求1所述的多级孔氮杂碳材料，其特征在于，所述碱催化剂选自NaOH、KOH、氢氧化镁、氢氧化钙、氨水、尿素、碳酸钠、碳酸氢钠，或者可促进酚和醛交联反应的盐类，可促进酚和醛交联反应的盐类选自氯化锌、硝酸锌、硫酸锌中一种。

6.根据权利要求1至5任一项所述多级孔氮杂碳材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)制备金属有机骨架材料溶液；

2)向步骤1)所述溶液中加入结构导向剂、酚、醛、尿素以及碱催化剂，常温下搅拌；

3)将步骤2)所得溶液进行水热反应，反应结束后经处理得到金属有机骨架复合材料；

4)将步骤3)所得的金属有机骨架复合材料在惰性气氛下，进行高温碳化，即可得到多级孔氮杂碳材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括如下特征的一项或两项：

a.步骤3)中水热反应的温度是40-200℃，反应时间为3-72h；

b.步骤4)中高温碳化温度为400-1200℃，碳化时间为2-24h。

8.根据权利要求1-5任一项所述的多级孔氮杂碳材料在作为吸附剂时的应用。