本申请公开了一种掺杂多孔碳及其制备方法和应用。所述掺杂多孔碳具有黑色粉末状形貌，以微孔与介孔分布居多的层状结构，材料表面杂原子分散的结构特征；比表面积为50～1500m2/g；掺杂有单原子分散的硼原子和单原子分散的氮原子，硼原子的掺杂量为单位样品质量的0.01～10wt％，氮原子的掺杂量为单位样品质量的0.01～10wt％。该制备方法工艺简单，条件温和，能耗低，周期短，混合分散性好，性能高，同时引入碳源，氮源，硼源且一步法完成硼掺杂，硼和氮共掺杂并合成产物。通过改变氮源和硼源用量可以调节碳材料掺杂量、内部孔隙结构、比表面积，并且在以EDC裂解为代表的的热催化反应中展现出良好性能。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种掺杂多孔碳及其制备方法和应用，属于多孔碳材料制备。
技术介绍
1、碳材料具有孔道结构丰富，比表面积大，吸附性强，吸附容量大等特点。目前，我国化工产业的迅猛发展，碳材料由于具有以上特点且价格低廉，环境友好，因此被广泛用于吸附、分离和催化等各个领域。多孔碳材料表面光滑，孔道结构可控、孔径可调，流体阻力小等优点，按原料分类，主要分为：木质活性碳、煤质活性碳、果壳活性碳、椰壳活性碳等。其中以碳黑为碳源制备而成的多孔碳符合低碳环保发展的方向，前景广阔。在其基础上进行非金属杂原子掺杂，并将其应用于edc催化裂解制备氯乙烯(vcm)中，显示出了很好的效果。其中该类反应现有的催化剂中，选用硼掺杂以及硼和氮共掺杂催化剂较少，且未有通过球磨进行一步掺杂的研究。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种可应用于edc催化裂解的多孔碳催化剂，及其制备方法，该方法工艺简单，条件温和，能耗低，周期短，混合分散性好。同时引入碳源，氮源，硼源且一步法完成硼掺杂，硼、氮共掺杂可起到改善活性表面、抑制副反应的作用，达到增加反应活性的效果。通过改变氮源、硼源用量可以调节碳材料内部孔隙结构、比表面积，在edc催化裂解反应中展现出良好性能，在热催化领域具有广阔的应用前景。
2、根据本申请的一个方面，提供一种掺杂多孔碳，所述掺杂多孔碳具有外表黑色粉末状形貌，以微孔与介孔分布居多的层状结构，材料表面杂原子分散的结构特征；
3、所述掺杂多孔碳的比表面积为50～1500m2/g；
4、可选地，所述掺杂多孔碳的比表面积为50m2/g、100m2/g、200m2/g、300m2/g、400m2/g、500m2/g、600m2/g、700m2/g、800m2/g、900m2/g、1000m2/g、1100m2/g、1200m2/g、1300m2/g、1400m2/g、1500m2/g中的任意值或上述任意两点间的任意值。
5、所述掺杂多孔碳掺杂有单原子分散的硼原子；
6、所述硼原子的掺杂量为所述掺杂多孔碳的0.01～10wt％。
7、所述掺杂多孔碳掺杂有单原子分散的硼原子和单原子分散的氮原子；
8、所述氮原子的掺杂量为所述掺杂多孔碳的0.01～10wt％。
9、根据本申请的另一个方面，提供一种上述的掺杂多孔碳的制备方法，包括以下步骤：
10、1)将含有碳前驱体、杂原子前驱体的原料球磨混合，得到混合物；
11、2)将1)中得到的混合物与溶剂和盐酸溶液混合，球磨、煅烧，得到所述掺杂多孔碳。
12、1)中，
13、所述碳前驱体选自碳黑、活性碳、石墨、科琴黑中的至少一种；
14、所述杂原子前驱体包括硼前驱体；
15、所述硼前驱体选自硼酸、硼酸盐、苯硼酸及其衍生物、卤化硼中的至少一种；
16、可选地，所述杂原子前驱体中还包括氮前驱体；
17、所述氮前驱体选自嗪类化合物、胺类化合物、氮硼类化合物、铵盐中的至少一种；
18、可选地，所述氮前驱体选自三聚氰胺、双氰胺、氰胺、三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺、吡啶氮、氮化硼中的至少一种；
19、可选地，所述碳前驱体与所述杂原子前驱体的质量比为(0.05～1)：1；
20、可选地，所述碳前驱体与所述杂原子前驱体的质量比为(0.05～0.5)：1。
21、所述球磨混合的转速为100～500rpm；
22、可选地，所述球磨混合的转速为200～400rpm；
23、可选地，所述球磨转速选自200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm中的任意值或上述任意两点间的任意值。
24、所述球磨混合的时间为1～8h；
25、可选地，所述球磨混合的时间为2～4h。
26、可选地，所述球磨混合时间选自2h、2.5h、3h、4h中的任意值或上述任意两点间的任意值。
27、所述球磨混合还包括以下参数：
28、φ1mm瓷球10～25个；φ3mm瓷球5～20个；φ5mm瓷球1～15个；φ8mm瓷球1～10个；φ10mm瓷球1～5个；瓷球参数可选其中任意两种或两种以上尺寸进行配比
29、正反转时间：5min、10min、15min、20min、25min、30min、60min中的任意值或任意两者之间的范围值。
30、中间暂停时间：1min、5min、10min、15min、20min、25min、30min中的任意值或任意两者之间的范围值。
31、2)中，
32、所述溶剂选自水、乙醇、甲醇、丙醇中的至少一种；
33、所述盐酸溶液的浓度为1～12mol/l；
34、可选地，所述盐酸溶液的浓度为1mol/l、2mol/l、3mol/l、4mol/l、5mol/l、6mol/l、7mol/l、8mol/l、9mol/l、10mol/l、11mol/l、12mol/l中的任意值或上述任意两点间的任意值。
35、所述溶剂与所述盐酸溶液的体积比为(1～10)：1；
36、可选地，所述溶剂与所述盐酸溶液的体积比为(3～8)：1；
37、所述溶剂与所述盐酸溶液的总质量与所述1)中得到的混合物的质量比为(1～10)：1；
38、可选地，所述溶剂与所述盐酸溶液的总质量与所述1)中得到的混合物的质量比为(1～5)：1。
39、所述混合为将所述溶剂与所述盐酸溶液向所述1)中得到的混合物中滴加；
40、可选地，在滴加的同时研磨并干燥；
41、所述研磨的时间为0.25～5h；
42、可选地，所述研磨的时间为0.5～1h。
43、可选地，所述研磨时间选自0.5小时、1小时中的任意值或上述任意两点间的任意值。
44、所述干燥的温度为30～150℃；
45、可选地，所述干燥的温度为60～100℃。
46、可选地，所述干燥温度选自60℃、70℃、80℃、90℃、100℃中的任意值或上述任意两点间的任意值。
47、所述球磨的转速为100～500rpm；
48、可选地，所述球磨的转速为200～400rpm；
49、可选地，所述球磨转速选自200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm中的任意值或上述任意两点间的任意值。
50、所述球磨的时间为0.5～8h；
51、可选地，所述球磨的时间为1～4h；
52、可选地，所述球磨时间选自1h、1.5h、2h、2.5h、3h、4h中的任意值或上述任意两点间的任意值。
53、所述球磨混合还包括以下参数：
54、φ1mm瓷球10～25个；φ3mm瓷球5～20个；φ5mm瓷球1～15个；φ本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种掺杂多孔碳，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的掺杂多孔碳，其特征在于，
3.一种权利要求1或2任一项所述的掺杂多孔碳的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的制备方法去，其特征在于，
6.根据权利要求3所述的制备方法去，其特征在于，
7.根据权利要求3所述的制备方法去，其特征在于，
8.根据权利要求3所述的制备方法去，其特征在于，
9.一种二氯乙烷裂解催化剂，其特征在于，
10.一种二氯乙烷裂解制氯乙烯的方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种掺杂多孔碳，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的掺杂多孔碳，其特征在于，
3.一种权利要求1或2任一项所述的掺杂多孔碳的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的制备方法去，其特征在于，
【专利技术属性】
技术研发人员：徐金铭，于浩楠，姚雅琪，樊斯斯，沈铮，张健，黄延强，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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