一种碳酸钙模板法制备氮掺杂中空多孔碳材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种碳酸钙模板法制备氮掺杂中空多孔碳材料的方法，将纳米碳酸钙与三聚氰胺溶解在去离子水中并搅拌均匀；在混合液中加入氨水与乙醇并搅拌反应；抽滤得到固体；将固体至于管式炉在保护气氛围下煅烧；冷却后使用稀盐酸清洗得到产品。本发明专利技术所用模板为纳米碳酸钙、三聚氰胺价格低廉，绿色无污染，使用盐酸替代HF酸，具有无毒、价廉的优势。价廉的优势。价廉的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸钙模板法制备氮掺杂中空多孔碳材料的方法


[0001]本专利技术属于材料
，特别是一种碳酸钙模板法制备氮掺杂中空多孔碳材料的方法。

技术介绍

[0002]目前，中空多孔碳材料的制备一般采用模板法，但大部分硬模板剂制备耗时、成本较高且难去除，如最为成熟的SiO2硬模板法，需使用剧毒的HF去除。此外，碳化过程中使用的扩孔剂对碳化设备具有较大腐蚀，且去除过程较为烦琐费时，如KOH、高浓度ZnCl2等。因而采用绿色环保易去除的模板剂与扩孔剂制备中空多孔碳材料，依然是一个巨大挑战。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种碳酸钙模板法制备氮掺杂中空多孔碳材料的方法。
[0004]本专利技术的目的在于提供一种氮掺杂中空多孔碳材料的制备方法，包括如下步骤：
[0005]1)将纳米碳酸钙与三聚氰胺溶解在去离子水中并搅拌均匀；
[0006]2)在混合液中加入氨水与乙醇并搅拌反应；
[0007]3)抽滤得到固体；
[0008]4)将固体至于管式炉在氮气氛围下煅烧；
[0009]5)冷却后使用稀盐酸清洗得到产品。
[0010]优选的，步骤1)中纳米碳酸钙与三聚氰胺的质量比为1:10。
[0011]优选的，步骤4)中煅烧以5℃/min
‑1的速度从室温升至750℃,恒温1h。
[0012]优选的，步骤4)中保护气为氮气。
[0013]本专利技术具有以下优点：所用模板为纳米碳酸钙、三聚氰胺价格低廉，绿色无污染；酸洗过程中所用酸为盐酸，与传统方法所用HF酸相比，具有无毒、价廉的优势。
附图说明
[0014]图1是本专利技术制备氮掺杂中空多孔碳材料(NHPC)的SEM和TEM图；
[0015]图2是本专利技术制备氮掺杂中空多孔碳材料(NHPC)的EDX元素映射图。
[0016]图3是本专利技术氮掺杂中空多孔碳材料(NHPC)的N2吸附脱附图与孔径分布图(HK模型)。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0018]实施例，一种氮掺杂中空多孔碳材料由如下方法制备，包括如下步骤，
[0019]1)取0.1g纳米碳酸钙和1.0g三聚氰胺分别溶于500mL去离水中，置于恒温磁力搅
拌器低转速搅拌10min；
[0020]2)将两者混合加入1mL氨水与10mL乙醇，在室温下置于恒温磁力搅拌器低速搅拌20h，获得CaCO3@PDA材料；
[0021]3)抽滤，得到固体CaCO3@PDA材料；
[0022]4)将所得材料置于管式炉，在氮气氛围下以5℃/min
‑1的速度从室温升至750℃,恒温1h；
[0023]5)自然冷却后用稀盐酸去除氧化钙，制备得到氮掺杂中空多孔碳材料(NHPC)。
[0024]对制备出的氮掺杂中空多孔碳材料(NHPC)进行分析，如图1所示，所制备材料呈中空结构，颗粒呈纳米尺寸分布，粒径大约为50nm；
[0025]本专利技术以三聚氰胺为氮源，从图2(b)、(c)、(d)可以看出C、N、O元素均匀分布于所制备碳掺杂中空多孔碳材料(NHPC)；
[0026]由图3(a)可知氮掺杂中空多孔碳材料呈现出典型的Ⅳ型吸附曲线特征，表明氮掺杂中空多孔碳材料(NHPC)具有分级多孔结构，基于N2吸附脱附曲线计算孔径分布的结果如图(b)所示，孔径集中分布在0.5nm左右，表明氮掺杂中空多孔碳材料(NHPC)存在大量的微孔结构；由BET方法计算的比表面积为497.7m2·
g
‑1，与纳米碳酸钙的比表面积(约30m2·
g
‑1)有了明显的增加，这是由于中空结构与大量微孔结构作用的结果。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳酸钙模板法制备氮掺杂中空多孔碳材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将纳米碳酸钙与三聚氰胺溶解在去离子水中并搅拌均匀；2)在混合液中加入氨水与乙醇并搅拌反应；3)抽滤得到固体；4)将固体至于管式炉在保护气氛围下煅烧；5)冷却后使用稀盐酸清洗得到产品。2.根据权利要去1所述的一种碳酸钙模板法制备氮掺杂中空多孔碳材料的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟超，叶伏成，张同富，
申请(专利权)人：郑州比克电池有限公司，
类型：发明
国别省市：