[发明专利]一种利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法

权利要求书

1.一种利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法，其特征在于：将废纸样品与过渡金属酞菁衍生物进行复合，然后置于管式炉中进行热解得到过渡金属-氮元素共掺杂碳材料，复合后留下的过渡金属酞菁溶液可通过定量加入氯化钠进行富集和分离，实现对过渡金属酞菁衍生物的回收。

2.如权利要求1所述的利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法，其特征在于：所述的将废纸样品与过渡金属酞菁衍生物进行复合具体如下：

将废纸裁剪成不大于5*5mm²尺寸的废纸样品，加入到过渡金属酞菁衍生物溶液中，搅拌2-5h，以实现过渡金属酞菁衍生物分子进入到废纸纤维的内部结构中并达到吸附平衡；然后，从溶液中取出废纸样品，用10-20ml乙醇或丙酮冲洗3-5min，以除去废纸表面聚集的过渡金属酞菁衍生物分子；最后，在真空下60℃干燥24h，复合过程完成。

3.如权利要求1所述的利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法，其特征在于：所述的置于管式炉中进行热解的热解条件为：高纯氩气或氮气气氛，500-700℃热解4-6h，升温速率为3-10℃/min，降温速率为5-10℃/min。

4.如权利要求1所述的利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法，其特征在于：所述的过渡金属酞菁衍生物溶液的富集、分离与回收过程如下：取处理过后留下的过渡金属酞菁衍生物溶液以2000-3000rpm速度离心分离5-8min，除去底部沉淀，取上层溶液，搅拌条件下，每100ml溶液加入20-25g氯化钠，以使溶液接近饱和，所得溶液静置于冰箱冷藏室4-6h，有沉淀产生，经抽滤，所得沉淀用5ml温度为2-5℃的蒸馏水进行洗涤，离心分离，重复上述洗涤和离心分离操作3次，其中离心转速为2000-3000rpm，离心时间为3-5min，得到沉淀，50℃下真空干燥24h，即得过渡金属酞菁衍生物。

5.如权利要求1或2所述的利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法，其特征在于：所述的废纸样品为卫生纸、箱纸、打印纸、书写纸、餐巾纸和滤纸。

6.如权利要求1、2或4所述的利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法，其特征在于：所述的过渡金属酞菁衍生物是指含有四个氨基的过渡金属酞菁分子，其分子结构式如下：

其中，M为铁、钴或镍离子。

7.如权利要求2所述的利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法，其特征在于：所述的废纸样品与过渡金属酞菁衍生物进行复合的过程中，搅拌速度为300-500rpm。

8.如权利要求2或4所述的利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法，其特征在于：所述的酞菁衍生物溶液的浓度为3-5mmol/L。

9.如权利要求2所述的利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法，其特征在于：每100ml所述的金属酞菁溶液能够处理2g-3g废纸样品。