专利名称：一种高表面积含氮中孔碳材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高表面积含氮中孔碳材料的制备方法，更具体地涉及一种以三聚 氰胺、尿素及甲醛为原料，利用金属氯化物为模板剂和活化剂，经过溶解、聚合、固化、炭化、 水洗、烘干等步骤，制备得到含氮中孔碳材料的方法，属于多孔与新型碳材料领域。
背景技术：
多孔碳具有高比表面积和发达的孔隙，被广泛用作吸附剂、催化剂载体、电池和超 级电容器电极材料等。最常见的多孔碳材料是活性炭，应用非常广泛，但由于活性炭以微孔 为主，难以满足日益提高的性能需要。例如在电容器材料领域，微孔碳虽然有超高的比表面 积，但由于其孔径小(< 2nm)，不利于电解液的渗透和自由出入，仅有少部分表面得到有效 利用，绝大部分表面对超级电容器没有贡献，这使得电容的实际测量值仅为理论值的20%， 影响了超级电容器的功率特性(J.Power Sources, 2006. 161 730) 0因此，在很多应用领 域，不仅要求多孔碳有高的比表面积，而且要求其有大孔径、大孔容和较窄的孔径分布。因 此，许多研究者试图在保持多孔碳高比表面积的同时，通过不同制备方法或工艺过程来获 得高中孔率、大孔容及孔径分布窄的中孔碳材料。这些方法主要有催化活化法、混合聚 合物炭化法、有机溶胶_凝胶法和模板剂法等。这些方法能制备得到性能较好的多孔碳材 料，例如用模板法制备得到的中孔碳，其孔结构有序且规整，比表面积较大(CN Appl. No. 200610024389，W02008069633)。但是其孔结构的调整依赖于模板剂的合成，工艺过程繁琐， 制备周期长，而且模板剂不能重复使用，经济性较差，因而不利于工业化的实现。将多孔碳材料进行改性也是提高其性能的一种有效方式，常用的改性方式是掺杂 氧、磷、硼、金属以及金属氧化物等，这会改善多孔碳材料的吸附性能、电容特性等性质。近 年来，在多孔碳材料中掺杂氮元素成为这方面的研究热点，相关文献较多。一般认为，掺杂 氮以后，多孔碳材料的以下一些性质会发生改变(1)本身的结构和形貌会发生变化；(2) 会改变多孔碳材料的PH值，一般是碱性增强，pH值升高；(3)提高多孔碳材料的导电性；提高其对氧化-还原反应的催化性能；(5)增强活性组分在载体表面的附着力，提高活 性组分的分散度，增强催化性能(Applied Catalysis，2008，B79 :89)。总结已有公开的学 术和专利文献资料可以发现，现有两种在多孔碳材料中掺杂氮的方法，一种是先制备多孔 碳材料，然后用含氮的化合物如尿素、铵盐、氨气等高温下处理多孔碳得到(Carbon，2003， 41 :1925，Electro. Chem Commun, 2008,10 :1105)，这种方法制备得到的含氮碳材料，氮元 素在其表面形成如胺基一类的基团，增强了碳材料的亲水性，使其在水性溶液中容易分散。 由于是后续的改性，加上能用来改性的含氮化合物种类较少，这种方法制备的碳材料掺杂 的氮元素的量十分有限，一般小于5%，性能提高不明显。第二种方法是用含氮的前驱物制 备多孔碳材料，在得到碳材料的同时掺杂氮元素。这种方法简单易行，不需要另外的步骤， 氮元素的含量可以达到30%，甚至更高。具体的制备方法较多，有电弧放电法、激光消融 法、化学气相沉积法、微波等离子体强化化学沉积法、热解法等等。Y. T.Lee等人(J. Phys. Chem. B，2003，107 12958)用氧化硅负载的纳米金属铁催化CH4/NH3和C2H2/NH3的混合气体，制备得到了竹节状碳纳米管，氮元素含量在2_6at% (at%表示原子数百分数)。介绍此 类方法的相关文献较多(例如CN101066758，JP2007182375)，可以参见有关综述(例如 J. Nanosci. Nanotechnol. 2005，5 1345.)。C. Pevida 等人(Carbon，2008，46 1464)以气相 二氧化硅为模板剂，以三聚氰胺与甲醛为原料，经过聚合、固化、炭化、氢氧化钠溶解除硅、 洗涤等步骤，制备了含氮多孔碳，氮含量最高为30at %，表面积800m2/g，二氧化碳的吸附量 可达 2. 25mmol/g，性能优越。DenisaHulicova 等人(Chem. Mater, 2005,17 1241)用云母为 模板剂，以三聚氰胺与甲醛为原料，用类似的方法制备得到了氮含量约为40站％的中孔碳 材料，其表面积为400m2/g，电容特性优异。综上所述，在目前制备含氮多孔碳材料的方法中，都依赖于模板剂的合成，使用模 板剂形成孔和调节孔径分布，工艺过程繁琐，制备周期长，且模板剂不能重复使用，经济性 较差，此外还要用强碱或氢氟酸等试剂除去模板剂，操作繁琐，使得难以批量生产。而用后 续掺氮法所得碳材料含氮量低，掺杂效果较差，很难同时满足高表面积、大孔径、大孔容和 高氮含量的要求。本发明以廉价的三聚氰胺、尿素、甲醛为原料，加入金属氯化物为模板剂和活化 齐U，在三聚氰胺、尿素、甲醛的聚合过程中，控制金属氯化物的形貌和晶粒大小，分散于聚合 物中，起到了模板剂的作用，得到了混合均勻的聚合物前驱体，再经过炭化、水洗及干燥等 步骤，得到了含氮量高的中孔碳材料。整个生产工艺简单，易于工业化，原料来源丰富，作为 模板剂和活化剂的金属氯化物可循环使用，生产成本低。用本发明方法制备的含氮中孔碳 材料的表面积高(500 1500m2/g)，总孔容大(1. O 3. 0cm3/g)，中孔率高(80 92% )， 孔径可调节(2. 5nm 数μ m)，氮含量5-28% at (原子数％ )，性能优异，具有良好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种制备高表面积含氮中孔碳材料的技术方法。本发明的技术方案为由三聚氰胺、尿素以及甲醛的聚合物，经过脱水、固化、炭化、洗涤以及干燥等过程 制备得到含氮中孔碳材料的过程中，使用金属氯化物作为模板剂和活化剂，制备含氮中孔碳。该方法中的金属氯化物在聚合过程中经过结晶成为一定大小的晶粒，起模板剂的 作用，在炭化过程中起活化剂的作用。其中使用的聚合物可以由以下组分经过聚合获得三聚氰胺的重量份数 100尿素的重量份数0 182甲醛(37% )的重量份数 240 650 (计算为甲醛的真实量88. 8 240. 5)金属氯化物的重量份数 150 1390具体地，本发明涉及一种制备高表面积含氮中孔碳材料的方法，包括以下四个步 骤(1)称取三聚氰胺、尿素以及甲醛，加入水至水质量为该三组分质量之和约 1. 5-3. 5倍，搅拌得混合物，用碱调节该混合物的pH值为8 10. 5，搅拌至完全溶解，加入金属氯化物，搅拌溶解，用盐酸调节pH至3. 5 6. 0，升温至40 80°C，反应0. 5 4小时， 得到含水固体物；(2)将⑴的含水固体物在60 90°C保持0. 1 6小时，蒸发溶剂并进一步聚合， 升温至140 220°C，保持4 24小时固化，得到干燥的固体混合物；(3)将⑵的固体混合物转移至炭化炉中，通入非氧化性气体，升温至500 950°C，保持0. 1 12小时炭化，得黑色粉末状固体；(4)将(3)的黑色粉末状固体依次用稀盐酸与热的去离子水洗涤、过滤数次，直至 滤液用0. IM的硝酸银溶液检验不出氯离子，烘干后即得产品。其中步骤(1)所述三聚氰胺、尿素、甲醛(37%)的重量份数比为100 (0 182) (240 650)，可以依据聚合反应中的计量比和原料的成本，变化三者的比例，调节 聚合物的结构，同时，调节金属氯化物的加入量，以调节含氮中孔碳产品的含氮量和孔径。 使用尿素的目的是调节孔结构、含氮量以及降低成本。加入水至水的质量(包括甲醛中的 水量)为该三组分(甲醛除去水计算)总质量的1. 5 3. 5倍较好，综合考虑经济与效率， 加入水至水的质量为三者质量的1. 8 2. 2倍时，效果更好。
步骤(1)所述用于调节pH的碱，通常可以选择氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸 氢钠、氨水等，从经济和操作性考虑，选择氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠等，效果较好，可以选 择一种或几种混合使用，浓度不必特别限定，只要能缓和调节pH至8 10. 5，便于三聚氰 胺、尿素、甲醛的溶解和反应即可，浓度为0. 5 IM较好；pH不宜过高或者过低，过高则甲 醛容易发生歧化，生成甲酸和甲醇，不利于后续的聚合；过低则影响反应和溶解的速度，降 低效率；调节PH在8. 5 10范围内更好。待原料溶解完全后，用盐酸调节pH至3. 5 6. 0， 使三聚氰胺、尿素、甲醛在酸催化下发生聚合与交联反应，得到高分子树脂，该PH值同样不 能过高和过低，过高则酸催化反应速率低，耗时，降低效率；过低则聚合反应速率太快，不易 控制；实验发现，用盐酸调节pH至4. 0 5. 5的范围内，聚合速度适中，利于控制，效果更 好。步骤(1)所述金属氯化物的质量可以通过实验确定，要使得金属氯化物均勻分散 在高分子树脂中，炭化时起到模板剂以及活化剂的作用。按制备的含氮碳材料孔结构的需 要，调整金属氯化物的加入量比例可以调节含氮中孔碳产品的含氮量和孔径。一般使用金 属氯化物按质量份数计，与三聚氰胺、尿素、甲醛(除去甲醛中的水)三者的质量和之比为 (28 600) 100较好；作为模板剂和活化剂的金属氯化物在后续洗涤过程中可以回收， 循环使用，具有很好的经济性。步骤(1)所述金属氯化物可以选择氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙、氯化铝、氯化 铵、氯化锌中的一种或其中数种的混合物，主要是根据经济性、溶解度以及高温时的蒸汽压 等因素确定，同时考虑在固化、聚合、炭化过程中的催化活性和形成晶粒大小控制孔径的需 要而调节，选择使用氯化钙、氯化铝、氯化锌更好。步骤(2)中，将含水固体物在60 90°C保持0. 1 6小时，主要是蒸发作为溶剂 的水以及游离的甲醛，并使高分子进一步聚合，可以依据步骤(1)加入甲醛以及水的量调 节温度和时间，在65 85°C保持0. 5 4小时，效果更好；继续升温至140 220°C，保持 4 24小时固化，得到干燥的固体混合物，这个操作主要是使高分子树脂充分固化，成为在 炭化时不熔融的固体；温度与时间可以根据原料中三聚氰胺、尿素、甲醛的加入量调节，实验发现，升温至160 200°C，保持6 15小时固化，这个条件更好；温度过低，聚合不完全， 炭化时树脂会熔融，产率低；温度过高则能耗较高，经济性较差。固化时间不宜过长，否则操 作时间长，效率低。步骤(3)所述非氧化性气体只要能保护炭化过程中碳材料不被氧化即可，一般可以选择氦气、氩气、氮气、二氧化碳、氢气中的一种或其中数种的混合气体，从经济性考虑， 选择氮气更好。升温至500 950°C，保持0. 1 12小时炭化，这个炭化操作温度的选择主 要考虑金属氯化物的熔点以及蒸汽压等，不宜过高和过低，过高则金属氯化物蒸汽压高，损 耗严重，经济性差，同时还会降低氮含量，影响产品性能；过低则不能起到活化作用，同样会 导致产品的性能下降。炭化时间的选择也是出于类似的考虑，综合各项因素，0. 1 12小时 比较合适的，更好的条件是0. 5 4小时。步骤(4)是将炭化后的黑色粉末状固体依次用稀盐酸与热的去离子水洗涤、过滤 数次，直至滤液用0. IM的硝酸银溶液检验不出氯离子，洗涤的目的是脱除作为模板剂和活 化剂的金属氯化物，降低含氮中孔碳产品中杂质的含量，同时回收金属氯化物，实现循环使 用，提高经济性。制备得到的含氮中孔碳材料的性能用通常的方法表征，例如，在液氮温度下测定 氮气的吸附等温线，根据BET以及BJH方法计算表面积和孔径分布。结果显示，产品的表面 积高(500 1500m2/g)，总孔容大(1. 0 3. 0cm3/g)，中孔率高(80 92% )，性能优异。 用扫描电子显微镜观察产品的形貌以及大孔结构，照片显示，含氮中孔碳材料具有类似泡 沫结构的发达和贯通的大孔，便于传质与传热，这对将其作为吸附剂、催化剂载体及电极材 料等极为有利。用元素分析方法测定多孔碳材料中氮的含量，结果用氮元素的原子百分比 表示，产品的含氮量为5-28% at (原子数％ )。用XPS测定含氮中孔碳材料中氮的化学种 类，结果显示主要是吡啶、吡啶酮以及吡咯类型的氮元素。综上所述，本发明的技术效果是明显的。本发明由三聚氰胺、尿素以及甲醛的聚合 物，经过脱水、固化、炭化、洗涤以及干燥等过程制备得到含氮中孔碳材料的过程中，使用金 属氯化物作为模板剂和活化剂，制备含氮中孔碳，解决了现有技术中纳米SiO2模板剂制备 工序复杂、费时价高、不易洗涤等缺陷，使得制备含氮中孔碳的工序简单，适合批量生产，易 于工业化。而且原料来源丰富，作为模板剂和活化剂的金属氯化物可循环使用，生产成本 低。用本发明方法制备的含氮中孔碳材料的表面积高(500 1500m2/g)，总孔容大(1. 0 3. 0cm3/g)，中孔率高(80 92% )，孔径可调节(2. 5nm 数μ m)，氮含量5-28% at (原子 数％)，性能优异，具有良好的应用前景。
图1为实施例1所得产品的吸附/脱附等温线及其从中得到的孔分布曲线图2为实施例3所得产品的吸附/脱附等温线及其从中得到的孔分布曲线图3为实施例3所得产品的扫描电子显微镜照片图4为实施例8所得产品的扫描电子显微镜照片
具体实施例方式为了更清楚地说明本发明内容，用具体实施例说明如下，具体实施例不限定本发明内容范围，应当理解为仅仅是示例性的，本领域的技术人员可以在不背离本发明精神和 范围的基础上对其进行改变和修改，所有这些修改和改变均包括在本发明范围内。实施例1称取23. 5g三聚氰胺、45g尿素和153g 37 %的甲醛溶液(重量比为 100 183 650)，加入IOOg水(此时混合物中含水196. 5g)；用碳酸钠调节pH值为9，搅 拌溶解完全，加入35g氯化钾(重量份数为148)，搅拌溶解，用盐酸调节pH为3. 5 ；将混合 溶液转移至55°C油浴或水浴中加热，此时原料发生聚合反应，约0. 5小时后得白色树脂状 混合物，升温至80°C并保持4小时后，再转移至140°C烘箱中固化24小时，得白色固体；将 白色固体转移到炭化炉中，在流动的氦气中升温到850°C，恒温炭化0. 5小时，冷却到室温； 取出炭化固体产物，先后用稀盐酸与蒸馏水煮沸趁热过滤洗涤若干次，直到滤液用硝酸银 溶液检测无氯离子存在，烘干后即得含氮中孔碳材料的产品。其表面积为513m2/g，总孔容 1. lcm3/g，平均孔径为2. 3nm,中孔率为80%，含氮量为5.4% at (原子数％ )。实施例2
称取32g三聚氰胺、Og尿素和114g 37%的甲醛溶液(重量比为100 0 356。)， 加入200g水(此时混合物中含水272g)；用氢氧化钠调节pH值为8，搅拌溶解完全，加入 445g氯化锌(重量份数为1390)，搅拌溶解，而后用盐酸调节pH为3.5 ；将混合溶液转移至 40°C油浴或水浴中加热，此时原料发生聚合反应，约0. 1小时后得白色树脂状混合物，升温 至60°C并保持6小时后，再转移至180°C烘箱中固化12小时，得黄褐色固体；将黄褐色固体 转移到炭化炉中，在流动的氮气中升温到500°C，恒温炭化12小时，冷却到室温；取出炭化 固体产物，先后用稀盐酸与蒸馏水煮沸趁热过滤洗涤若干次，直到滤液用硝酸银溶液检测 无氯离子存在，烘干后即得含氮中孔碳材料的产品。其比表面积为808m2/g，总孔容1.7cm3/ g，平均孔径为4. 3nm,中孔率为85%，含氮量为28% at (原子数％ )。实施例3称取47. 5g三聚氰胺、15g尿素和120g 37 %的甲醛溶液(重量比为 100 32 255)，加入IOOg水(此时混合物中含水175g)；用氨水调节pH值为10. 5，搅 拌溶解完全，加入213g氯化钙(重量份数为453)，搅拌溶解，而后用盐酸调节PH为5 ；将 混合溶液转移至80°C油浴或水浴中加热，此时原料发生聚合反应，约0. 5小时后得白色树 脂状混合物，升温至90°C并保持0. 1小时后，再转移至220°C烘箱中固化4小时，得白色固 体；将白色固体转移到炭化炉中，在流动的氩气中升温到800°C，恒温炭化2小时，冷却到室 温；取出炭化固体产物，先后用稀盐酸与蒸馏水煮沸趁热过滤洗涤若干次，直到滤液用硝酸 银溶液检测无氯离子存在，烘干后即得含氮中孔碳材料的产品。其比表面积为1543m2/g，总 孔容3. 2cm7g，平均孔径为10. 5nm，中孔率为92%，含氮量为18% at (原子数％ )。实施例4称取47. 5g三聚氰胺、15g尿素和120g 37 %的甲醛溶液(重量比为 100 32 255)，加入IOOg水(此时混合物中含水175g)；用氢氧化钾调节pH值为9，搅 拌溶解完全，加入160g氯化铵(重量份数为340)，搅拌溶解，而后用盐酸调节PH为6 ；将 混合溶液转移至90°C油浴或水浴中加热，此时原料发生聚合反应，约4小时后得白色树脂 状混合物，保持90°C约0. 1小时后，再转移至180°C烘箱中固化8小时，得白色固体；将白 色固体转移到炭化炉中，在流动的氢气中升温到500°C，恒温炭化0. 1小时，冷却到室温；取出炭化固体产物，先后用稀盐酸与蒸馏水煮沸趁热过滤洗涤若干次，直到滤液用硝酸银溶 液检测无氯离子存在，烘干后即得含氮中孔碳材料的产品。其比表面积为763m2/g，总孔容
1.5cm3/g，平均孔径为3. 4nm,中孔率为81%，含氮量为8. 3% at (原子数％ )。实施例5称取30g三聚氰胺、20g尿素和120g 37 %的甲醛溶液(重量比为 100 66.6 400)，加入150g水(此时混合物中含水225g)；用碳酸氢钠调节pH值为9，搅 拌溶解完全，加入283g氯化铝(重量份数为943)，搅拌溶解，而后用盐酸调节pH为4. 5 ；将 混合溶液转移至60°C油浴或水浴中加热，此时原料发生聚合反应，约1小时后得白色树脂 状混合物，保持90°C约3小时后，再转移至180°C烘箱中固化8小时，得白色固体；将白色固 体转移到炭化炉中，在流动的氮气中升温到600°C，恒温炭化2小时，冷却到室温；取出炭化 固体产物，先后用稀盐酸与蒸馏水煮沸趁热过滤洗涤若干次，直到滤液用硝酸银溶液检测 无氯离子存在，烘干后即得含氮中孔碳材料的产品。其比表面积为984m2/g，总孔容1.8cm3/ g，平均孔径为5. Ixm,中孔率为89%，含氮量为14% at (原子数％ )。实施例6称取25g三聚氰胺、15g尿素和60g 37 %的甲醛溶液(重量比为 100 66.6 400)，加入160g水(此时混合物中含水198g)；用碳酸钠调节pH值为9，搅 拌溶解完全，加入62g氯化钠(重量份数为248)，搅拌溶解，而后用盐酸调节pH为4 ；将混 合溶液转移至90°C油浴或水浴中加热，此时原料发生聚合反应，约4小时后得白色树脂状 混合物，保持90°C约0. 1小时后，再转移至180°C烘箱中固化8小时，得白色固体；将白色 固体转移到炭化炉中，在流动的二氧化碳中升温到950°C，恒温炭化1小时，冷却到室温；取 出炭化固体产物，先后用稀盐酸与蒸馏水煮沸趁热过滤洗涤若干次，直到滤液用硝酸银溶 液检测无氯离子存在，烘干后即得含氮中孔碳材料的产品。其比表面积为1143m2/g，总孔容
2.5cm3/g，平均孔径为7. 5nm,中孔率为91%，含氮量为7. 2% at (原子数％ )。实施例7称取47. 5g三聚氰胺、15g尿素和120g 37 %的甲醛溶液(重量比为 100 32 255)，加入140g水(此时混合物中含水235g)；用碳酸钠调节pH值为10，搅拌 溶解完全，加入160g氯化镁(重量份数为340)，搅拌溶解，而后用盐酸调节pH为4 ；将混合 溶液转移至70°C油浴或水浴中加热，此时原料发生聚合反应，约1小时后得白色树脂状混 合物，保持90°C约3小时后，再转移至180°C烘箱中固化6小时，得白色固体；将白色固体转 移到炭化炉中，在流动的氮气中升温到600°C，恒温炭化2小时，冷却到室温；取出炭化固体 产物，先后用稀盐酸与蒸馏水煮沸趁热过滤洗涤若干次，直到滤液用硝酸银溶液检测无氯 离子存在，烘干后即得含氮中孔碳材料的产品。其比表面积为790m2/g，总孔容1. 5cm7g，平 均孔径为3. 4nm，中孔率为84%，含氮量为18.9% at (原子数％ )。实施例8称取47. 5g三聚氰胺、15g尿素和120g 37 %的甲醛溶液(重量比为 100 32 255)，加入IOOg水(此时混合物中含水175g)；用碳酸钠调节pH值为9，搅拌 溶解完全，加入80g氯化钙和80g氯化锌(重量份数为340)，搅拌溶解，而后用盐酸调节pH 为4 ；将混合溶液转移至70°C油浴或水浴中加热，此时原料发生聚合反应，约1小时后得白 色树脂状混合物，保持90°C约3小时后，再转移至180°C烘箱中固化6小时，得白色固体；将白色固体转移到炭化炉中，在流动的二氧化碳中升温到700°C，恒温炭化2小时，冷却到室 温；取出炭化固体产物，先后用稀盐酸与蒸馏水煮沸趁热过滤洗涤若干次，直到滤液用硝酸 银溶液检测无氯离子存在， 烘干后即得含氮中孔碳材料的产品。其比表面积为890m2/g，总 孔容1. 4cm7g，平均孔径为6. 4nm,中孔率为87%，含氮量为9. 5% at (原子数％ )。
权利要求
一种高表面积含氮中孔碳材料的制备方法。利用模板法和活化法，由三聚氰胺、尿素以及甲醛的聚合物，经过脱水、固化、炭化、洗涤以及干燥等过程制备得到含氮中孔碳材料的方法中，其特征在于使用金属氯化物作为模板剂和活化剂。
2.根据权利要求1的一种高表面积含氮中孔碳材料的制备方法，其中的聚合物是由以 下组分聚合得到三聚氰胺的重量份数100尿素的重量份数0 182甲醛(37% )的重量份数 240 650氯化物的重量份数150 1390。
3.根据权利要求1或2的一种高表面积含氮中孔碳材料的制备方法，该方法包括以下 四个步骤(1)称取计量的三组分三聚氰胺、尿素、甲醛，加入水至水质量为该三组分质量之和 的1. 5-3. 5倍，搅拌得混合物，用碱调节混合物的pH值为8 10. 5，搅拌至完全溶解，加入 计量的金属氯化物，搅拌溶解，用盐酸调节pH至3. 5 6. 0，升温至40 80°C，聚合反应 0. 5 4小时，得到含水固体物；(2)将步骤(1)的含水固体物在60 90°C保持0.1 6小时，蒸发溶剂进一步聚合， 升温至140 220°C，固化4 24小时，得到干燥的固体混合物；(3)将步骤(2)的固体混合物转移至炭化炉中，通入非氧化性气体，升温至500 950°C，炭化0. 1 12小时，得黑色粉末状固体；(4)将上述步骤(3)的黑色粉末状固体依次用稀盐酸与热的去离子水洗涤、过滤数次， 直至滤液用0. 1M的硝酸银溶液检验不出氯离子为止，烘干后即得产品。
4.根据权利要求3的一种高表面积含氮中孔碳材料的制备方法，其特征在于所述非氧 化性气体为氦气、氩气、氮气、二氧化碳、氢气中的一种或其中数种的混合气体。
5.根据权利要求1至4之一的一种高表面积含氮中孔碳材料的制备方法，其特征在于 所述金属氯化物为氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙、氯化铝、氯化铵、氯化锌中的一种或其 中数种的混合物。
6.根据权利要求1至5之一的一种高表面积含氮中孔碳材料的制备方法，其特征在于 所述金属氯化物为氯化镁、氯化钙、氯化铝、氯化锌中的一种或其中数种的混合物。
全文摘要
本发明公开了一种高表面积含氮中孔碳材料的制备方法。该方法以三聚氰胺、尿素以及甲醛为原料，利用金属氯化物为模板剂和活化剂，经过溶解、聚合、固化、炭化、水洗、烘干等步骤，得到含氮中孔碳材料。所用原料来源丰富，价格便宜，作为模板剂和活化剂的金属氯化物廉价且可循环使用，整个制备方法简单易行，制得的含氮中孔碳材料的比表面积为500～1500m2/g，总孔容为1.0～3.0cm3/g，中孔率为80～92％，孔径在2.5nm～数μm范围内可调节，含氮量(原子百分数)为5～28％at，有望在吸附剂、催化剂载体、电极材料等领域得到广泛应用。
文档编号C01B31/08GK101823705SQ200910025638
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月4日 优先权日2009年3月4日
发明者杨丰, 沈俭一, 白志平, 黄玉安 申请人:南京大学