[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

摘要

本发明属于新能源材料领域，具体为一种具有高催化活性的氮掺杂多孔碳膜及其制备方法和应用。本发明首先合成聚离子液体材料，然后将其与聚丙烯酸，碳纳米管的混合溶液制得聚合物膜。再通过氨水浸泡得到高度离子铰链的多孔聚合物复合膜。此聚合物复合膜经碳化处理，即可制得多孔氮掺杂碳膜。制备的碳膜具有可控的厚度、孔径、可设计的形状，易大规模制备。本发明制备的氮掺杂多孔碳膜可以作为自支撑的电极材料，大规模的将空气中的氮气高效稳定的通过电催化转化为氨气，每平方米碳膜每小时可制备0.09克氨气。本发明制备的多孔氮掺杂碳膜在能源转化领域具有广阔的实际应用前景。

主权项

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。