介孔多层螺旋状手性氮掺杂碳纳米球及其制备方法与应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115974055A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211691397.4(22)申请日2022.12.28(71)申请人山东复元新材料科技有限公司地址250107山东省济南市莱芜区口镇街道办事处化工助剂产业园(72)发明人赵东元王炜(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225专利代理师褚明伟(51)Int.Cl.C01B32/18(2017.01)H01M4/583(2010.01)H01M10/05(2010.01)B82Y30/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称介孔多层螺旋状手性氮掺杂碳纳米球及其制备方法与应用(57)摘要本发明涉及介孔多层螺旋状手性氮掺杂碳纳米球及其制备方法与应用。本发明利用商业化的PEO‑PPO‑PEO三嵌段共聚物表面活性剂(如F127，P123，F68，F108等)为模板剂，盐酸多巴胺为氮源和碳源，无机碱为催化剂，苯类衍生物有机小分子为结构导向剂，甲基苯有机小分子为扩孔剂，将以上药品溶于醇和水混合体系中，组成均一的溶液体系，反应可得到具有多种形貌的介孔聚多巴胺纳米球。将所得的聚多巴胺纳米球在惰性气氛中煅烧，最终可得到具有多种形貌的介孔氮掺杂碳纳米球。所得的碳纳米球具有尺寸和形貌可调的介孔孔道、高的比表面积、大的孔容、均一孔径。本发明方法简单，湿法制备，原料易得，适于放大生产，在分离、环境、能源、催化等众多领域具有广泛的应用前景。CN115974055ACN115974055A权利要求书1/2页1.一种介孔多层螺旋状手性氮掺杂碳纳米球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)首先将盐酸多巴胺、两亲性三嵌段共聚物PEO‑PPO‑PEO表面活性剂和苯类衍生物有机小分子结构导向剂加入到醇和水混合体系中，搅拌溶解，从而得到一种透明溶液；(2)向步骤(1)制得的透明溶液中加入甲基苯有机小分子扩孔剂，搅拌后得到一种胶体溶液；(3)向步骤(2)制得的胶体溶液中加入无机碱类物质，进一步反应后，经过离心洗涤得到具有不同形貌的介孔聚多巴胺纳米球；(4)将步骤(3)制得的介孔聚多巴胺纳米球在惰性气氛中煅烧，最终得到介孔多层螺旋状手性氮掺杂碳纳米球。2.根据权利要求1所述的一种介孔多层螺旋状手性氮掺杂碳纳米球的制备方法，其特征在于，所述的两亲性三嵌段共聚物PEO‑PPO‑PEO表面活性剂选自PluronicP123、PluronicP103、PluronicP85、PluronicP65、PluronicL121、PluronicF127、PluronicF88、PluronicF98、PluronicF108、B50‑6600、B70‑4600、B40‑1900、B20‑3800中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种介孔多层螺旋状手性氮掺杂碳纳米球的制备方法，其特征在于，所述的苯类衍生物有机小分子结构导向剂选自2，4，6‑三甲基苯酚、2，3，5‑三甲基苯酚、3，5‑二甲基苯酚、2，4‑二甲基苯酚、2，6‑二甲基苯酚、2，5‑二甲基苯酚、3，4‑二甲基苯酚、3，6‑二甲基苯酚、3‑甲基苯酚、苯酚、2，4，6‑三甲基苯甲醇、2，4，6‑三甲基苯磺酸钠、2，4，6‑三甲基苯甲基氯、2，4，6‑三甲基苯磺酸、2，4，6‑三甲基苯甲酰氯、2，4，6‑三甲基苯甲醛、2，4，6‑三甲基苯甲酸、2，4，6‑三甲基苯胺或3，5‑二甲基苯胺中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种介孔多层螺旋状手性氮掺杂碳纳米球的制备方法，其特征在于，所述的醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、丁三醇、戊二醇或环己醇中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种介孔多层螺旋状手性氮掺杂碳纳米球的制备方法，其特征在于，所述的甲基苯有机小分子扩孔剂选自甲苯、二甲苯、三甲苯或脂肪酸中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的一种介孔多层螺旋状手性氮掺杂碳纳米球的制备方法，其特征在于，所述的无机碱类物质选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、乙二胺或氢氧化钙中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的一种介孔多层螺旋状手性氮掺杂碳纳米球的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，煅烧的温度范围为500‑1200℃，煅烧时升温速度为0.5‑10℃/min，煅烧的时间范围为1‑9h。8.根据权利要求1所述的一种介孔多层螺旋状手性氮掺杂碳纳米球的制备方法，其特征在于，所述盐酸多巴胺和两亲性三嵌段共聚物PEO‑PPO‑PEO表面活性剂质量比范围为1:0.2～1:10，所述盐酸多巴胺和苯类衍生物有机小分子结构导向剂质量比范围为1:0.2～1:50，所述盐酸多巴胺和甲基苯有机小分子扩孔