[发明专利]酰胺类聚合物衍生一维氮掺杂纳米碳电极材料及制备方法

权利要求书

1.一种制备酰胺类聚合物衍生一维氮掺杂纳米碳电极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.使酸酐和胺类单体混合液在20～60℃下搅拌1～5h成盐；

步骤2.将步骤1所得盐进行溶剂热聚合反应，聚合反应温度为100～300℃，反应时间为8～24h，得到具有一维纳米结构的酰胺类聚合物；

步骤3.将步骤2所得酰胺类聚合物在惰性气体保护下进行高温碳化得到具有一维纳米结构的酰胺类聚合物衍生的一维氮掺杂纳米碳电极材料，高温碳化的温度为600～1600℃，升温速率为2～20℃/min，保温时间为1～10h。

2.一种制备酰胺类聚合物衍生一维氮掺杂纳米碳电极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.使酸酐和胺类单体混合液在20～60℃下搅拌1～5h成盐；

步骤2.将步骤1所得盐与一维碳纳米材料均匀混合后进行溶剂热聚合反应，聚合反应温度为100～300℃，反应时间为8～24h，得到具有一维纳米结构的酰胺类聚合物复合材料；

步骤3.将步骤2所得酰胺类聚合物复合材料在惰性气体保护下进行高温碳化得到酰胺类聚合物复合材料衍生的一维氮掺杂纳米碳电极材料，高温碳化的温度为600～1600℃，升温速率为2～20℃/min，保温时间为1～10h。

3.根据权利要求1或2所述的制备酰胺类聚合物衍生一维氮掺杂纳米碳电极材料的方法，其特征在于：

其中，在步骤1和2中，反应溶剂为水、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、乙醇、丙醇、二氯甲烷、1,4-二氧六环中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的制备酰胺类聚合物衍生一维氮掺杂纳米碳电极材料的方法，其特征在于：

其中，在步骤2中，所述一维碳纳米材料的添加量为酰胺类聚合物理论质量的2～30％，一维碳纳米材料超声分散30min后进行溶剂热聚合反应。

5.一种酰胺类聚合物衍生一维氮掺杂纳米碳电极材料，其特征在于：

采用权利要求1或2所述的制备酰胺类聚合物衍生一维氮掺杂纳米碳电极材料的方法，以酰胺类聚合物或酰胺类聚合物复合材料作为原料在惰性气体保护下经过高温碳化得到。

6.根据权利要求5所述的酰胺类聚合物衍生一维氮掺杂纳米碳电极材料，其特征在于：

其中，所述酰胺类聚合物为聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺中的任意一种。

7.根据权利要求5所述的酰胺类聚合物衍生一维氮掺杂纳米碳电极材料，其特征在于：

其中，所述酸酐单体为均苯四甲酸酐、1,4,5,8-萘四甲酸酐、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸酐中的任意一种；

胺类单体为乙二胺、葵二胺、对苯二胺、1,4-环己二胺、4,4-二氨基二苯甲烷、4,4-二氨基二苯二硫醚、4,4-二氨基三连苯、1,6-二氨基芘、三聚氰胺、三(4-氨基苯基)胺、1,3,5-三(4-氨苯基)苯、三(2-氨乙基)胺、2,6-二氨基蒽醌、对苯二甲酰胺、4,4-二氨基二苯甲酮、4,4-二氨基二苯砜中的一种或多种。

8.根据权利要求5所述的酰胺类聚合物衍生一维氮掺杂纳米碳电极材料，其特征在于：

其中，所述一维碳纳米材料为石墨烯纳米带、碳纳米管、纤维素纳米纤中的任意一种。

9.根据权利要求5所述的酰胺类聚合物衍生一维氮掺杂纳米碳电极材料，其特征在于：

其中，在所述酰胺类聚合物衍生一维氮掺杂纳米碳电极材料中，碳元素的质量百分比为：50～95％；氮元素的质量百分比为1～30％；氧元素的质量百分比为3～20％。