一种N掺杂有序介孔碳吸附材料及其制备和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115999510A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202310090626.5(22)申请日2023.02.09(71)申请人江苏科技大学地址212000江苏省镇江市梦溪路2号(72)发明人刘鑫康传智王锐施红(74)专利代理机构南京正联知识产权代理有限公司32243专利代理师杭行(51)Int.Cl.B01J20/20(2006.01)B01D53/02(2006.01)B01J20/30(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种N掺杂有序介孔碳吸附材料及其制备和应用(57)摘要本发明公开一种N掺杂有序介孔碳吸附材料及其制备和应用，属于吸附材料技术领域。本申请通过建立模板剂与前驱体加速自组装的新方法来得到前驱体，在惰性气氛中高温碳化并使用碱性溶液去掉模板后，即可得到系列结构可控的氮掺杂、骨架富含缺陷结构的有序介孔碳催化材料(NOMC)。所得产物具有良好的有序介孔结构，大的比表面积，高的含氮量，材料的含氮量还可通过调整氮源的加入量灵活控制，且该材料对二氧化碳的吸附主要为物理吸附，故容易进行再生，将其用于二氧化碳的吸附应用中，吸附量可达105.8cm3/g，且循环8次后吸附量未出现明显的下降，说明其具有良好的二氧化碳吸附能力和循环稳定性，展现出较高的实际应用前景。CN115999510ACN115999510A权利要求书1/1页1.一种N掺杂有序介孔碳吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)模板剂溶液的制备：将表面活性剂加入酸性水溶液中，搅拌，向其中加入扩孔剂，搅拌至透明澄清；2)前驱体的制备：将氮源与碳源混合，研磨均匀后，加入模板剂溶液中，搅拌至溶液透明，真空旋蒸，水热固化，收集前驱体；3)前驱体碳化：将上步所得前驱体置于管式炉中，在惰性气体氛围下进行高温碳化，收集碳化后的产物；4)模板剂的消除：利用碱性溶液搅拌洗涤碳化产物以移除模板，抽滤，洗涤，干燥，得目标产物。2.如权利要求1所述的一种N掺杂有序介孔碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述表面活性剂选自P123、F108、F127中的一种或多种，所用扩孔剂为四甲氧基硅烷、正硅酸甲酯中的一种或多种。3.如权利要求1所述的一种N掺杂有序介孔碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所用碳源选自葡萄糖、壳聚糖、蔗糖、淀粉、纤维素中的一种或多种；氮源选自尿素、氨基酸、间氨酚、对苯二胺中的一种或多种。4.如权利要求1所述的一种N掺杂有序介孔碳吸附材料的制备方法，其特征在于，氮源和碳源的质量比为1‑25:5。5.如权利要求1所述的一种N掺杂有序介孔碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中酸性水溶液的pH值在1‑3之间，模板剂溶液的配制过程在35‑55℃的条件下进行。6.如权利要求1所述的一种N掺杂有序介孔碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中真空旋蒸的温度为35‑55℃，固化温度为90‑150℃，固化时间为12‑36h。7.如权利要求1所述的一种N掺杂有序介孔碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，碳化温度为750‑850℃，升温速率为1‑5℃/min，碳化时间为2‑4h。8.如权利要求1所述的一种N掺杂有序介孔碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中所用碱性溶液的质量浓度为10‑15％，碱性溶液搅拌洗涤时间为5‑8h，干燥温度为60‑100℃，干燥时间为12‑36h。9.一种N掺杂有序介孔碳吸附材料，其特征在于，其是根据权利要求1‑8中任一项所述的N掺杂有序介孔碳吸附材料的制备方法制备得到的。10.如权利要求9所述的一种N掺杂有序介孔碳吸附材料在二氧化碳吸附领域的应用，其特征在于，该材料用于273‑333K条件下的吸附过程中时，吸附量能达到105.8cm3/g，且循环8次后吸附量不会出现明显的降低，该吸附材料具有良好的再生稳定性。2CN115999510A说明书1/6页一种N掺杂有序介孔碳吸附材料及其制备和应用技术领域[0001]本发明属于吸附材料技术领域，具体涉及一种N掺杂有序介孔碳吸附材料及其制备和应用。背景技术[0002]基于工业生产和人类活动的影响，CO2等温室气体大量排放造成的全球变暖等环境问题日趋严重，2020年全球大气CO2质量浓度高达412mg/L。为了实现可持续发展目标，温室气体减排势在必行，二氧化碳捕集、利用与封存技术(简称CCUS技术)被认为是大规模减少CO2排放最有效、可行的方法，而要实现CO2的高效捕集，吸附剂发挥了重要作用。[0003]传统的吸附材料普遍存在吸附能力较低、生产成本高及CO2转化效率低等问题。例如常规碳材料，其虽因具备易制备、无二次污染等特点而被广泛应用于气体的吸附分离领域。但是由于普通的碳