[发明专利]一种碳化物掺杂多孔炭及其制备方法

权利要求书

1.一种碳化物掺杂多孔炭，包括多孔炭和嵌入所述多孔炭中的金属碳化物；

所述多孔炭中孔隙的孔径分布在0.5～100nm的范围内；所述多孔炭的孔隙包括孔径分布在[0.5,2)nm的微孔、孔径分布在[2,50)nm的中孔和孔径分布在[50,100]nm的大孔；其中，微孔孔容≥0.20mL/g，大孔孔容≤0.05mL/g，1.0mL/g≥总孔容≥0.25mL/g；

所述金属碳化物包括碳化钛、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钼、碳化钽、碳化钨和碳化铪中的一种或多种；所述金属碳化物的质量为多孔炭质量的1～25％；

所述碳化物掺杂多孔炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)在包括有机碳源、有机金属盐、固化剂和有机溶剂的混合溶液中加水，进行水解，得到水解复合物；

(2)将所述步骤(1)得到的水解复合物固化后进行表面氧化，得到复合氧化产物；

(3)将所述步骤(2)得到的复合氧化产物进行加压处理，得到预制体；

(4)碳化所述步骤(3)得到的预制体，得到碳化物掺杂多孔炭；

所述有机碳源为酚醛树脂、环氧树脂、聚偏氟乙烯树脂、糠醛树脂、聚丙烯酸树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种；

所述有机金属盐为烷基金属盐、烷氧基金属盐、醇基金属盐、苯基金属盐和苯酚基金属盐中的一种或多种，所述金属为钛、钒、锆、铌、钼、钽、钨和铪中的一种或多种；

所述固化剂为六次甲基四胺、对甲苯磺酸、甲醛、苯磺酰氯和聚甲醛中的一种或多种。

2.一种碳化物掺杂多孔炭，包括多孔炭和嵌入所述多孔炭中的金属碳化物；

所述多孔炭中孔隙的孔径分布在0.5～100nm的范围内；所述多孔炭的孔隙包括孔径分布在[0.5,2)nm的微孔、孔径分布在[2,50)nm的中孔和孔径分布在[50,100]nm的大孔；其中，微孔孔容≥0.20mL/g，大孔孔容≤0.05mL/g，1.0mL/g≥总孔容≥0.25mL/g；

所述金属碳化物包括碳化钛、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钼、碳化钽、碳化钨和碳化铪中的一种或多种；所述金属碳化物的质量为多孔炭质量的1～25％；

还包括负载在所述多孔炭表面的金属碳化物，其制备方法包括以下步骤：

(a)将包括有机碳源、固化剂和有机溶剂的混合溶液固化后进行表面氧化，得到碳源氧化产物；

向有机金属盐有机溶液中加水，进行水解，得到水解凝胶复合物；

(b)将所述步骤(a)得到的碳源氧化产物和水解凝胶复合物混合后，进行加压处理，得到预制体；

(c)碳化所述步骤(b)得到的预制体，得到碳化物掺杂多孔炭；

所述有机碳源为酚醛树脂、环氧树脂、聚偏氟乙烯树脂、糠醛树脂、聚丙烯酸树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种；

所述有机金属盐为烷基金属盐、烷氧基金属盐、醇基金属盐、苯基金属盐和苯酚基金属盐中的一种或多种，所述金属为钛、钒、锆、铌、钼、钽、钨和铪中的一种或多种；

所述固化剂为六次甲基四胺、对甲苯磺酸、甲醛、苯磺酰氯和聚甲醛中的一种或多种。

3.一种碳化物掺杂多孔炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)在包括有机碳源、有机金属盐、固化剂和有机溶剂的混合溶液中加水，进行水解，得到水解复合物；

(2)将所述步骤(1)得到的水解复合物固化后进行表面氧化，得到复合氧化产物；

(3)将所述步骤(2)得到的复合氧化产物进行加压处理，得到预制体；

(4)碳化所述步骤(3)得到的预制体，得到碳化物掺杂多孔炭；

所述碳化物掺杂多孔炭包括多孔炭和嵌入所述多孔炭中的金属碳化物；

所述有机碳源为酚醛树脂、环氧树脂、聚偏氟乙烯树脂、糠醛树脂、聚丙烯酸树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种；

所述有机金属盐为烷基金属盐、烷氧基金属盐、醇基金属盐、苯基金属盐和苯酚基金属盐中的一种或多种，所述金属为钛、钒、锆、铌、钼、钽、钨和铪中的一种或多种；

所述固化剂为六次甲基四胺、对甲苯磺酸、甲醛、苯磺酰氯和聚甲醛中的一种或多种。