一种改性高硼氮酚醛树脂基材料及其制备方法和应用

本发明涉及碳材料领域，特别涉及一种改性高硼氮酚醛树脂基材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、发展绿色经济，保护生态环境是当前发展的重要方向，这对于解决目前存在的资源消耗、环境污染等全球性问题具有显著的支撑意义。储能和催化技术是这一领域的代表，通过先进的储能系统，可以实现绿色能源的高效利用，如超级电容器、锂离子电池等，现已得到广泛的使用，是未来绿色经济体系的重要组成部分。通过高效的催化体系，可以实现物质的有效转化，降低能耗，提高资源的利用率。

2、碳材料是储能和催化领域广泛使用的材料，可以作为电极材料用于超级电容器或新能源动力电池，或者作为负载材料用于催化剂的负载。当前使用最为广泛的碳材料有石墨、石墨烯、碳纳米管、多孔碳等，如cn102651476b。碳微球作为一类特殊结构的碳材料，具有比表面积大、结构稳定质轻等优点，作为电极材料或者催化剂材料可以显著提高电化学性能和催化性能。通过掺杂可以进一步改善碳材料的结构，提高碳材料的性能，如硼、氮、磷、硫掺杂等。在现有技术中采用三苯基硼酸酯可以制备硼掺杂碳微球，但是其硼含量较低，虽然采用3-羟基苯硼酸可以制备较高硼含量的碳微球，但是其比表面积极低，且单一掺杂改性的碳微球性能也还有待提高。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种可提高硼掺杂碳材料比表面积，以及硼、氮含量的改性高硼氮酚醛树脂基材料的制备方法，由前述制备方法所制备得到的改性高硼氮酚醛树脂基材料，以及前述改性高硼氮酚醛树脂基材料的应用。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种改性高硼氮酚醛树脂基材料的制备方法，以改性剂和3-羟基苯硼酸与甲醛经共缩聚反应并碳化制备改性高硼氮酚醛树脂基材料；

3、其中，所述改性剂选自三聚氰胺、三聚氰胺oat废渣和尿素中的一种。

4、进一步提供一种由前述制备方法所制备得到的改性高硼氮酚醛树脂基材料。

5、更进一步提供一种前述改性高硼氮酚醛树脂基材料在制备电极材料或催化材料上的应用。

6、本发明的有益效果在于：本发明通过在酚醛树脂分子链段中引入含氮基团，以制备高硼、氮含量且高比表面积的碳材料，该制备方法简便易行，所备得到的碳材料产品显示出良好的电化学性能。

技术特征：

1.一种改性高硼氮酚醛树脂基材料的制备方法，其特征在于，以改性剂和3-羟基苯硼酸与甲醛经共缩聚反应并碳化制备改性高硼氮酚醛树脂基材料；

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述改性剂的用量为3-羟基苯硼酸的用量的5～50％。

3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述共缩聚反应为：在碱性催化剂的作用下，改性剂、3-羟基苯硼酸和甲醛在溶剂中，在90～200℃下反应1～48h。

4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述碱性催化剂选自氨水、乙二胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。

5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述碳化为：在惰性气氛下以600～1000℃碳化1～6h。

6.一种由权利要求1至5任一项所述制备方法制备得到的改性高硼氮酚醛树脂基材料。

7.根据权利要求6所述改性高硼氮酚醛树脂基材料，其特征在于，所述改性高硼氮酚醛树脂基材料的硼含量≥4％，氮含量≥4％。

8.根据权利要求6所述改性高硼氮酚醛树脂基材料，其特征在于，所述改性高硼氮酚醛树脂基材料的bet比表面积≥400m2/g。

9.根据权利要求6所述改性高硼氮酚醛树脂基材料，其特征在于，所述改性高硼氮酚醛树脂基材料的粒径≤1000nm。

10.如权利要求6至9任一项所述改性高硼氮酚醛树脂基材料在制备电极材料或催化材料上的应用。

技术总结
本发明涉及碳材料领域，特别涉及一种改性高硼氮酚醛树脂基材料及其制备方法和应用。其中，所述制备方法为以改性剂和3‑羟基苯硼酸与甲醛经共缩聚反应并碳化制备改性高硼氮酚醛树脂基材料；其中，所述改性剂选自三聚氰胺、三聚氰胺OAT废渣和尿素中的一种。本发明通过在酚醛树脂分子链段中引入含氮基团，以制备具有高硼、氮含量以及高比表面积的碳材料。该制备方法简便易行，碳材料产品显示出良好的电化学性能。本发明制得的改性高硼氮酚醛树脂基材料，可应用于电极材料或催化材料领域。

技术研发人员：黄世俊,黄梦芸,翟苏宇,罗建峰,陈银桂,苏志忠,朱光明
受保护的技术使用者：三明学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16