The invention discloses a method for preparing metal nitrogen doped porous carbon microspheres. The invention uses 4 vinyl pyridine monomer (4VP) as the source of carbon and nitrogen in different metal salts as initiator, complexing agent, catalyst and template, first with metal salts as initiator makes 4VP monomer to polymerize at room temperature, the nitrogen atoms of metal ions and 4VP molecules in the formation of metal the coordination structure, the formation of metal organic microspheres; then under high temperature, the metal microspheres and plays a role as template and catalyst, the organic matter into the carbon, and the globular structure is preserved, then by acid to obtain the metal nitrogen doped porous carbon microspheres. The metal source of the invention has wide selectivity and simple steps, and the prepared nitrogen doped porous carbon material has large specific surface area and high nitrogen content. The large specific surface area and high nitrogen content make this material have great application prospects in the fields of energy storage, conversion, catalysis and environmental protection.
【技术实现步骤摘要】
一种金属-氮掺杂多孔碳微球的制备方法
本专利技术属于功能材料
,具体的说,涉及一种金属-氮掺杂多孔碳微球的制备方法。
技术介绍
多孔碳具有原料来源广,物理化学稳定性好,比表面积大,孔容大,导电性好,耐高温,耐酸碱等特点,广泛应用于电极材料、催化及催化剂载体、气体吸附分离和水净化等诸多领域。研究表明,影响多孔碳性能的主要因素有孔隙结构和表面化学性质。近年来,多孔碳表面化学性质的研究成为热点,主要是将杂原子引入碳骨架中,如N、O、B、S、P等。碳骨架中引入杂原子,使碳层中石墨微晶平面层产生诸多位错、弯曲、离位等具有不成对电子的缺陷位;同时杂原子可形成局部的表面官能团,使碳材料表面具有酸碱性,这些共同提高碳材料相应性能。目前,关于掺杂,氮掺杂由于氮源广泛且易于引入碳基体而引起广大研究者的兴趣爱好。根据氮原子与碳原子的结合形式不同,可将材料中的氮原子分为化学氮掺杂和结构氮掺杂。化学氮掺杂是指氮原子以表面官能团的形式存在碳材料表面,为材料提供B-碱位点,如氨基等表面含氮官能团,此类含氮官能团碱性强,较易发生化学反应,但其稳定性差,高温易分解易脱落。结构氮掺杂是将氮原子直接引入到碳骨架中与碳原子键合,增强材料的L-碱性,如吡啶氮,吡咯氮,石墨化氮,氧化吡啶氮等,此类氮稳定性强。表面氮掺杂型多孔碳的制备方法是预先合成的炭材料,用适当的表面修饰剂进行浸渍,热处理,从而引入含氮官能团,常用表面修饰剂包括:三聚氰胺,尿素,NH3等。结构氮掺杂型多孔碳的制备方法是直接将氮原子引入碳骨架中,通过高温碳化获得氮掺杂多孔碳,该方法所得材料中氮元素分布均匀,且主要以结构氮掺杂的形 ...
【技术保护点】
一种金属‑氮掺杂多孔碳微球的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:(1)配制4VP/无水乙醇溶液:将4‑乙烯基吡啶单体4VP和无水乙醇混合、搅拌,得到4VP/无水乙醇溶液;(2)配制金属盐溶液:将金属盐和无水乙醇混合、搅拌得到金属盐/无水乙醇溶液;所述金属盐是铁盐、铜盐、镁盐、镍盐、钴盐、铈盐或者镧盐中任一种;(3)金属‑有机物微球的制备:室温下,将4VP/无水乙醇溶液与金属盐/无水乙醇溶液混合,形成配合物沉淀,然后经离心分离、真空干燥即得金属‑有机物微球;(4)碳化:将金属‑有机物微球置于管式炉中碳化,冷却后取出,得到金属‑氮掺杂碳微球;(5)酸洗:将金属‑氮掺杂碳微球用酸洗涤,再用水洗,过滤、真空干燥得到金属‑氮掺杂多孔碳微球。
【技术特征摘要】
1.一种金属-氮掺杂多孔碳微球的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:(1)配制4VP/无水乙醇溶液:将4-乙烯基吡啶单体4VP和无水乙醇混合、搅拌,得到4VP/无水乙醇溶液;(2)配制金属盐溶液:将金属盐和无水乙醇混合、搅拌得到金属盐/无水乙醇溶液;所述金属盐是铁盐、铜盐、镁盐、镍盐、钴盐、铈盐或者镧盐中任一种;(3)金属-有机物微球的制备:室温下,将4VP/无水乙醇溶液与金属盐/无水乙醇溶液混合,形成配合物沉淀,然后经离心分离、真空干燥即得金属-有机物微球;(4)碳化:将金属-有机物微球置于管式炉中碳化,冷却后取出,得到金属-氮掺杂碳微球;(5)酸洗:将金属-氮掺杂碳微球用酸洗涤,再用水洗,过滤、真空干燥得到金属-氮掺杂多孔碳微球。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,4VP/无水乙醇溶液的浓度为0.02~0.2mol/L。3...
【专利技术属性】
技术研发人员:韩生,付宁,韦焕明,陈海军,蔺华林,冯晨萁,江新泽,兰国贤,刘金宝,喻宁波,余伟萍,何抗抗,马文飞,钱炜,刘玉萍,任济夫,
申请(专利权)人:上海应用技术大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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