制备多孔碳质材料的方法、多孔碳质材料和由所述材料制成的催化剂.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113474285A(43)申请公布日2021.10.01(21)申请号202080016177.4T·哈克B·克鲁纳E科玛(22)申请日2020.03.19·洛娃(30)优先权数据(74)专利代理机构北京市中咨律师事务所19166727.82019.04.02EP11247代理人徐国栋林柏楠(85)PCT国际申请进入国家阶段日2021.08.23(51)Int.Cl.C01B32/00(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据C01B32/15(2006.01)PCT/EP2020/0576222020.03.19C04B35/524(2006.01)(87)PCT国际申请的公布数据C04B38/00(2006.01)WO2020/200812EN2020.10.08B01J20/20(2006.01)B01J21/18(2006.01)(71)申请人贺利氏电池科技有限公司B01J20/28(2006.01)地址德国哈瑙H01G11/52(2006.01)(72)发明人M·克洛斯S·奥辛加C04B111/00(2006.01)J·米肖-伯恩罗希纳D·萨穆利斯J·贝克尔权利要求书1页说明书13页附图4页(54)发明名称制备多孔碳质材料的方法、多孔碳质材料和由所述材料制成的催化剂(57)摘要制备多孔碳质材料的已知方法需要长时间聚合和涉及溶剂或中和剂的洗涤步骤。大量成孔剂的使用导致较低碳收率和较高成本，并且硫酸的使用导致最终材料的硫污染，以及腐蚀和腐蚀性的副产物和该方法的更复杂的操作。为了能够制造具有高孔隙体积的多孔碳质材料和避免已知方法的缺点，提供一种方法，其包含步骤：a)提供至少一种碳源和至少一种两亲物类，b)合并至少碳源和两亲物类以获得前体材料，c)将所述前体材料加热到300℃至600℃的温度至少15分钟以获得多孔碳质材料，然后将其冷却以形成具有模态孔径和孔隙体积和骨架密度的多孔碳质材料。CN113474285ACN113474285A权利要求书1/1页1.制备多孔碳质材料的方法，其包含：a)提供至少一种碳源和至少一种两亲物类，b)合并至少碳源和两亲物类以获得前体材料，c)将所述前体材料加热到300℃至600℃的温度至少15分钟以获得多孔碳质材料，和d)冷却具有模态孔径和孔隙体积和骨架密度的多孔碳质材料，e)粉碎所述多孔碳质材料以获得压碎的多孔碳质材料粒子，和f)将所述压碎的多孔碳质材料粒子加热到700‑1500℃的温度。2.根据权利要求1的方法，其中在加热步骤c)的过程中将前体材料加热到350℃至550℃，再更优选450至500℃的温度至少15分钟。3.根据权利要求1或2的方法，其中所述压碎的多孔碳质材料具有小于10mm，优选小于5mm，最优选小于3mm的中值粒度(D50值)。4.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于加热步骤c)中的前体材料的加热包含氧化阶段，其中在氧化气氛中加热前体材料。5.根据权利要求4的方法，其特征在于在氧化阶段中加热前体材料的过程中的氧化气氛是含氧气氛，优选具有小于25体积％的氧含量的气氛，特别优选空气。6.根据权利要求4或5的方法，其特征在于在氧化阶段的过程中前体材料的加热在150℃至470℃，优选200℃至400℃的温度范围内进行。7.根据权利要求4至6任一项的方法，其特征在于所述氧化阶段具有60至360分钟，优选120至300分钟的持续时间。8.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述碳源选自酚醛清漆型酚‑甲醛树脂，尤其是酚醛清漆型间苯二酚‑甲醛树脂或替代性地，酚醛清漆型苯酚‑甲醛树脂、可水解鞣酸、木质素、纤维素树脂。9.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述至少一种两亲物类选自嵌段共聚物和/或表面活性剂，优选至少一种两亲物类包含两亲化合物，所述两亲化合物包含两个或更多个相邻环氧乙烷基重复单元，优选5个或更多个，更优选7个或更多个，更优选20个或更多个、或30个或更多个、或50个或更多个，和最多1000个相邻环氧乙烷基重复单元。10.根据权利要求9的方法，其中所述嵌段共聚物选自具有结构聚氧乙烯‑聚氧丙烯‑聚氧乙烯或聚氧丙烯‑聚氧乙烯‑聚氧丙烯的三嵌段共聚物、乳化剂如聚乙二醇‑聚丙二醇、表面活性剂如聚乙二醇单烷基醚和其它改性聚乙二醇。11.通过根据权利要求1至10任一项的方法可获得的多孔碳质材料，其具有1.2g/cm3至1.8g/cm3，优选1.3g/cm3至1.7g/cm3的骨架密度，并进一步包含孔隙，包括开放的互连孔隙。12.根据权利要求11的多孔碳质材料，其中所述孔隙具有在50至280nm的范围内的模态孔径。13.根据权利要求11或12的多孔碳质材料，其中所述孔隙具有单模态孔径分布。14.根据权利要求1