[发明专利]一种氮掺杂环状空心纳米炭材料的制备方法

摘要

本发明提供一种氮掺杂环状空心纳米炭材料的制备方法，属于材料科学领域。该方法首先将含氮聚合物包覆在环状C3N4模板上，随后对其进行高温煅烧，高温使C3N4分解，产生大量含氮气体，可作为造孔剂和氮源，同时聚合物碳化得到氮掺杂环状空心纳米炭材料。该材料结构独特、具有高氮含量，在超级电容器、锂离子电池、电化学催化剂等方面具有广阔的应用前景。该方法具有操作简便、容易工业化生产、且对环境污染小的特点，是一种重要的氮掺杂环状空心纳米炭材料的制备方法。

主权项

一种氮掺杂环状空心纳米炭材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)将环状g‑C3N4模板分散在溶剂中，搅拌并超声，得到模板溶液；所述的环状g‑C3N4模板在溶剂中的浓度为1‑8mg/mL，超声时间为10min‑4h；(2)将含氮聚合物单体加入模板溶液中，持续搅拌进行聚合及包覆反应，使含氮聚合物单体包覆在环状g‑C3N4表面；所述的含氮聚合物单体为多巴胺、苯胺或吡咯；所述的含氮聚合物单体的浓度为0.5‑8mg/mL；含氮聚合物单体与环状g‑C3N4模板的质量比为1:1～1:4；当所述的含氮聚合物单体为多巴胺时，聚合包覆反应过程中不再添加其它反应物；当所述的含氮聚合物单体为苯胺或吡咯时，在加入苯胺或吡咯的同时，还要加入表面活性剂、酸和引发剂；所述的表面活性剂的浓度为不大于4mg/mL；所述的酸的浓度不大于3mg/mL；所述的引发剂的浓度不大于0.5mg/mL；所述的聚合包覆反应温度为10‑35℃，时间为2‑96h；(3)将聚合及包覆反应后的溶液离心，用水和乙醇清洗数次、干燥，得到聚合物包覆的环状g‑C3N4；(4)将聚合物包覆的环状g‑C3N4置于管式炉中，在惰性气体保护下进行煅烧，煅烧过程中环状g‑C3N4分解，同时聚合物热解聚合，煅烧后冷却至室温，得到氮掺杂环状空心纳米炭材料；所述的煅烧升温速率为2‑10℃/min，温度为500‑1000℃，时间为1‑3h。