一种同时具有高CO₂捕获量和高比电容的富氮层次孔炭的制备方法

摘要

一种同时具有高CO₂捕获量和高比电容的富氮层次孔炭的制备方法是将胺类化合物与甲醛溶液混合，用三乙醇胺溶液调节溶液pH值为8.0-9.0得到溶液A；将F127或P123和酚类化合物溶解于无水乙醇中，记为溶液B；将溶液A加入溶液B中，在回流温度下搅拌反应，然后将该溶液倒入氧化石墨烯水溶液中，并加入聚乙烯比咯烷酮，超声分散得到氧化石墨烯复合物，氧化石墨烯复合物的溶剂挥发后，固化，炭化，活化得层次孔富氮炭。本发明具有既具有高的CO₂捕获量同时也具有高的比电容的优点。

主权项

一种同时具有高CO₂捕获量和高比电容的富氮层次孔炭的制备方法，其特征在于包含如下步骤：（1）在室温下，将胺类化合物与质量分数为37‑40 %的甲醛溶液加入到反应器中，用0.5 M 三乙醇胺溶液调节溶液pH值为8.0‑9.0，升温至50‑90℃并搅拌反应0.5‑2h后，自然冷却至室温得到溶液A；（2）将F127或P123和酚类化合物溶解于无水乙醇中，40‑60℃水浴中搅拌1‑2h，记为溶液B；（3）将溶液A加入溶液B中，室温下混合搅拌0.5‑1h后，在回流温度下保温搅拌反应2‑5 h，然后将该溶液倒入分散好的氧化石墨烯水溶液中，并加入0.1 mg/mL的聚乙烯比咯烷酮，充分搅拌1‑2 h后超声分散2‑6 h得到分散均匀的氧化石墨烯复合物，将氧化石墨烯复合物转移至敞口容器内，室温下溶剂挥发12‑24h后，将其于120‑260℃下固化2‑6 h，得到固化的氧化石墨烯/树脂复合物；（4）将固化后的氧化石墨烯/树脂复合物置于管式炉内，以0.5‑2℃/min的升温速率由室温升至500‑800℃炭化2‑8 h，得到炭化料；（5）将3 M KOH水溶液与炭化料，按照KOH与炭化样质量比为1‑4:1的比例充分搅拌、混合均匀，浸渍5‑12小时后置于活化炉内，在高纯氮气保护下以2‑4℃/min的升温速率由室温升至500‑850℃下活化1‑3 h，自然冷却至室温后，大量去离子水洗至中性，干燥后得到层次孔富氮炭；其中酚与醛的摩尔比为1：（3‑6）；酚与胺的摩尔比为1：（0.2‑0.5）；酚与F127或 P123的摩尔比为1：（0.002‑0.015）；酚与氧化石墨烯的质量比为1：（0.005‑0.02）。