[发明专利]一种氮掺杂高比表面积多孔炭材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种氮掺杂高比表面积多孔炭材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

（1）将有机胺单体和活化剂混合均匀，在氧气气氛下进行聚合反应；

（2）将步骤（1）的产物在惰性气氛或者还原性气氛下进行碱活化反应；

（3）对碱活化反应的产物进行酸洗，制备得到所述氮掺杂高比表面积多孔炭材料；

步骤（1）中，所述有机胺单体选自C₃-C₁₆的饱和烷基胺，3,3-二氨基联苯胺、二氨基二苯甲烷、邻甲苯二胺、4,4'-二氨基联苄、3,3',5,5'-四甲基联苯胺、2-萘胺、3,3'-二甲基联苯胺、3,3'-二甲基-4,4'二氨基二苯甲烷、间苯二胺、间甲苯二胺兰、间甲苯二胺、对甲苯二胺、邻甲苯二胺、联苯胺、N-甲基-1,2-苯二胺、对苯二胺、3,4-二氟-1,2-苯二胺、N,N'-二-2-萘基对苯二胺、N,N-苯基对苯二胺、2-氯-1,4-对苯二胺、苯胺、2,5-二氨对苯二胺、N,N'-二甲基苄胺中的一种、两种或者多种；

步骤（1）中，所述活化剂选自碱金属的氢氧化物、碱土金属的氢氧化物、碱金属的氧化物以及碱土金属的氧化物中的一种、两种或者多种；

步骤（1）中，所述氧气气氛是有氧气存在的气氛；

步骤（1）中，所述聚合反应的温度为120℃~400℃；所述聚合反应的时间为0.1-12h；

步骤（2）中，所述惰性气氛是氮气、氩气、氦气、氨气中的一种或任意多种混合；

步骤（2）中，所述还原性气氛是纯氢气或者纯氨气、或者氢气与氮气、氩气、氦气中的一种或任意多种混合的气体，或者氨气与氮气、氩气、氦气中的一种或任意多种混合的气体。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤（1）中，所述有机胺单体和活化剂的质量比为1:0.5~6。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述有氧气存在的气氛是氧气和惰性气氛的混合气氛，或者是纯氧气，或者是空气。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤（2）中，所述碱活化反应的温度为500℃~1200℃；所述碱活化反应的时间为0.1-12h。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，所述方法还包括如下步骤：

（2’）对步骤（1）的产物进行氧气活化后再在惰性气氛或者还原性气氛下进行碱活化反应。

6.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，所述方法还包括如下步骤：

（4）对步骤（3）酸洗之后的产物进行氧气活化。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，步骤（2’）中，所述氧气活化的气氛是纯氧或者氧气与氮气、氩气、氦气、氨气中的一种或任意多种混合的气体。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其中，步骤（2’）中，所述氧气活化的时间为0.1-10h，所述氧气活化的温度为300-600℃。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其中，步骤（4）中，所述氧气活化的气氛是纯氧或者氧气与氮气、氩气、氦气、氨气中的一种或任意多种混合的气体。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其中，步骤（4）中，所述氧气活化的时间为0.1-10h，所述氧气活化的温度为300-600℃。

11.一种权利要求1-10任一项所述的方法制备得到的氮掺杂高比表面积多孔炭材料，所述多孔炭材料的氮掺杂量为0.5~20wt%；所述多孔炭材料的平均孔径为0.5~10nm；所述多孔炭材料的比表面积为2000-4000m²/g。

12.权利要求11所述的氮掺杂高比表面积多孔炭材料在超级电容器储能方面的应用。