[发明专利]具有高催化活性的氮掺杂多孔碳膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种自支撑的具有高催化活性的氮掺杂多孔碳膜的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)将聚离子液体和聚丙烯酸按照1：1～1:3的摩尔比混合，加入10～500mL的二甲基甲酰胺或二甲基亚砜，在25℃到70℃条件下加热溶解；然后将碳纳米管、氧化石墨烯或者炭黑超声分散在上述聚合物溶液中；

(2)将步骤(1)所制备的聚合物溶液倾倒在玻璃板上，在25℃～120℃加热2～48小时，烘干溶剂；

(3)将步骤(2)所制备的聚合物复合膜在0.1wt％～28wt％的氨水溶液中浸泡1～10小时，得到多孔聚合物膜；

(4)将步骤(3)所制备的多孔聚合物膜在惰性气氛中，在300～1200℃，1.5Torr～常压的条件下，碳化1～10小时，自然冷却至室温，最终得到氮掺杂多孔碳膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的聚离子液体为含有氮原子的离子聚合物，具有以下的结构：

其中R为碳原子数为1～14的烷基链或CH2CN；X为Cl、Br、I、BF4、PF6、ClO4、CF3COO、CF3SO3、(CF3SO2)2N、AlCl4、EtSO4、MeSO4、H2PO4、HSO4、Al2O7、N(CN)2、CH3COO、B(CN)4、BF3CF3或SCN。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的聚丙烯酸具有以下结构：

聚丙烯酸的分子量为1800～1250000KDa。

4.根据权利要求1、2或3所述的制备方法，其特征在于，所述的聚离子液体的制备方法是：

卤代化合物与乙烯基咪唑在0℃～60℃反应制备离子液体单体；然后通过活性自由基聚合制备得到阴离子为卤素的聚离子液体；然后以甲醇、乙醇、丙酮、乙腈或者水为溶剂，加入等摩尔量相应的无机盐，在0～70反应12～72小时，得阴离子相应的目标聚离子液体。

5.根据权利要求1、2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的氮掺杂多孔碳膜的厚度为20nm到10cm。

6.一种权利要求1、2或3所述制备方法得到的氮掺杂多孔碳膜。

7.根据权利要求6所述的氮掺杂多孔碳膜，其特征在于，所述氮掺杂多孔碳膜具有梯度分布的多级孔结构。