氮掺杂碳材料及其制备方法和应用、吸附材料及其应用与流程

1.本发明涉及碳材料制备技术领域，具体涉及一种氮掺杂碳材料及其制备方法和应用、一种吸附材料。


背景技术：

2.全球气候变暖引起了越来越多的关注，碳减排也得到了越来越多的重视。co2吸附剂污染小、再生效果好、对装置无腐蚀，且其前驱体来源广泛，是一种良好的碳减排技术，具有广阔的应用前景。
3.cn103288070a提供了一种利用煤液化残渣重质有机组分制备n杂碳的方法，该方法采用四氢呋喃对煤液化残渣进行萃取，获得煤液化残渣重质有机组分，然后再与二氰二胺、尿素、氯化铵混合，经过预氧化、碳化活化、酸洗水洗处理，最终合成n杂碳材料。但该方法以四氢呋喃为萃取剂，合成过程中工艺复杂，具有很高危险性，且采用二氰二胺、尿素、氯化铵为n源，导致n杂碳材料经济性不足、成本较高。
4.cn106902613a提供了一种氨基功能化多孔co2吸附剂的制备方法，该方法将乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、聚乙烯亚胺、多乙烯多胺浸渍在多孔材料上，但该方法合成的吸附剂再生温度高，且对具有一定粘性，对设备具有一定腐蚀作用，不利于该吸附剂的推广应用。
5.因此，亟需一种新的氮掺杂碳材料的制备方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了克服现有技术n杂碳材料的制备过程中存在工艺流程复杂、成本高、对设备具有腐蚀，以及n杂碳材料比表面积小、微孔含量低、热稳定性差等问题，提供一种新的氮掺杂碳材料及其制备方法和应用、一种吸附材料，该方法以含有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液作为氮源，降低成本；同时，该氮掺杂碳材料具有比表面积大、微孔率高等特点，具有优异的吸附效果。
7.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种氮掺杂碳材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
8.(1)将碳材料前驱体和氮源进行混合，并将得到的混合物进行干燥，得到干燥物料；
9.(2)将所述干燥物料进行预氧化，并将得到的预氧化物料在惰性气体氛围下进行碳化活化，得到碳化活化物料；
10.(3)将所述碳化活化物料依次进行酸洗、水洗，得到氮掺杂碳材料；
11.其中，所述氮源为含有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液。
12.本发明第二方面提供一种第一方面提供的方法制得的氮掺杂碳材料。
13.本发明第三方面提供一种吸附材料，该吸附材料含有第二方面提供的氮掺杂碳材料。
14.本发明第四方面提供一种第二方面提供的氮掺杂碳材料或者第三方面提供的吸附材料在吸附领域中的应用。
15.相比现有技术，本发明具有以下优势：
16.(1)本发明提供的方法，以含有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液作为氮源，在碳化活化过程中，有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐受热分解释放的co2作为活化剂，能提高氮掺杂碳材料的总比表面积和微孔率；同时，以含有有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液作为氮源，提高了吸附材料的极性，并省去了处理有机胺废液成本；此外，该方法操作简单，对设备无腐蚀；
17.(2)本发明制得的氮掺杂碳材料具有较大的总比表面积、较窄的孔径和较高的微孔率，尤其是将氮掺杂碳材料用于吸附co2和/或vocs，具有较高的吸附量。
附图说明
18.图1是实施例1制得的氮掺杂碳材料s1的sem图；
19.图2是对比例1制得的氮掺杂碳材料ds1的sem图。
具体实施方式
20.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
21.本发明第一方面提供一种氮掺杂碳材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
22.(1)将碳材料前驱体和氮源进行混合，并将得到的混合物进行干燥，得到干燥物料；
23.(2)将所述干燥物料进行预氧化，并将得到的预氧化物料在惰性气体氛围下进行碳化活化，得到碳化活化物料；
24.(3)将所述碳化活化物料依次进行酸洗、水洗，得到氮掺杂碳材料；
25.其中，所述氮源为含有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液。
26.在本发明的一些实施方式中，优选地，在所述混合前，将所述碳材料前驱体进行粉碎；进一步优选地，所述粉碎后的碳材料前驱体的平均粒径≥40目，优选≥100目，更优选为100-500目。采用优选的条件，更有利于与氮源、活化剂的充分混合，进而提高反应效率。
27.在本发明中，对所述碳材料前驱体具有较宽的选择范围，只要所述碳材料前驱体含有碳即可。优选地，所述碳材料前驱体选自煤化工残渣和/或石油化工残渣。
28.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述煤化工残渣选自煤直接液化残渣、煤间接液化残渣和煤沥青中的至少一种；所述石油化工残渣选自石油化工油渣和/或石油沥青。
29.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述含有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液由有机胺废液吸附co2制得。在本发明中，对所述吸附的方式和条件具有较宽的范围，只要将所述有机胺废液中有机胺转化为有机胺碳酸盐、有机胺碳酸氢盐即可。
30.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述含有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液中有机胺和co2的摩尔比为1：0.1-2，例如，1:0.1、1:0.2、1:0.3、1:0.4、1:0.5、1:1、
1:1.5、1:2，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为1：0.2-1。采用优选的条件，更有利于提高氮掺杂碳吸附材料的微孔率。
31.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述有机胺废液中有机胺的浓度为10-95wt％，例如，10wt％、20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、80wt％、95wt％，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为20-60wt％。
32.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述有机胺选自乙醇胺、二乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺中的至少一种。
33.在本发明的一些实施方式中，优选地，以g计的所述碳材料前驱体和以ml计的氮源的比值为1：0.1-10，例如，1:0.1、1:0.5、1:1、1:2、1:2.5、1:3、1：5、1；8、1:10，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为1：1-5。采用优选的条件，更有利于碳材料前驱体的预氧化和混合。
34.在本发明中，对所述混合的条件具有较宽的选择范围。优选地，所述混合的条件包括：温度为5-40℃，优选为15-25℃；时间为0.1-15h，优选为0.5-10h。
35.在本发明中，对所述混合的方式具有较宽的选择范围，只要将粉碎后的碳材料前驱体和氮源混合均匀即可。优选地，将所述粉碎后的碳材料前驱体按上述重量比加入一定量的氮源中，并在5-40℃搅拌0.1-15h，直至烧杯中没有明显的液体。
36.在本发明中，所述干燥旨在除去混合物中溶剂。优选地，所述干燥的条件包括：温度为60-150℃，优选为80-120℃；时间为0.5-10h，优选为2-8h。
37.在本发明的一种具体实施方式中，将所述混合物在烘箱中进行干燥，且干燥的温度为60-150℃，时间为0.5-10h。
38.在本发明中，所述预氧化旨在使前驱体和氮源深度混合，并使前驱体更易活化。优选地，所述预氧化的过程包括：将所述干燥物料和氧化剂进行预氧化。
39.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述干燥物料和氧化剂的重量比为1：0.1-1，例如，1:0.1、1:0.2、1:0.3、1:0.4、1:0.5、1:0.8、1:1，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为1：0.1-0.5。
40.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述氧化剂包括并不局限于kno3、naclo2等。
41.在本发明中，对所述预氧化的条件具有较宽的选择范围。优选地，所述预氧化的条件包括：温度为180-350℃，优选为200-300℃；时间为0.1-5h，优选为1-3h；升温速率为1-10℃/min，优选为3-8℃/min。
42.在本发明的一些实施方式中，优选地，在所述预氧化之前，将所述干燥物料和氧化剂的混合物进行研磨。所述研磨旨在使样品混合均匀，便于预氧化。
43.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述研磨后混合物的平均粒径≥40目，优选≥100目。
44.在本发明中，所述碳化活化旨在高温下使碳源形成固定碳的过程并对固定碳进行活化。优选地，所述碳化活化的过程包括：将所述预氧化物料与活化剂在惰性气体氛围下进行碳化活化。
45.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述预氧化物料与活化剂的重量比为1：0.1-5，例如，1:0.1、1:0.2、1:0.5、1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:5，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为1：0.2-3。
46.在本发明中，对所述活化剂具有较宽的选择范围。优选地，所述活化剂选自koh、k2co3、khco3、naoh、na2co3和nahco3中的至少一种。
47.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述碳化活化的条件包括：温度为500-1000℃，优选为600-900℃；时间为0.5-4h，优选为1-2h；升温速率为2-10℃/min，优选为3-5℃/min。
48.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述惰性气体选自氮气、氦气、氩气和氖气中的至少一种，优选为氮气。
49.在本发明中，所述酸洗旨在除去所述碳化活化物料可溶于酸的物质。优选地，所述酸洗的过程包括：将所述碳化活化物料和酸液进行酸洗。
50.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述酸液中酸的浓度为0.1-5mol/l，例如，0.1mol/l、0.5mol/l、1mol/l、1.5mol/l、2mol/l、3mol/l、4mol/l、5mol/l，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为0.5-2mol/l。
51.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述酸为无机酸，优选选自盐酸、硝酸和硫酸中的至少一种，优选为盐酸。
52.在本发明中，没有特殊情况说明下，所述水洗旨在除去所述酸洗物料中残留的酸液，直至水洗物料为中性为止。
53.根据本发明，优选地，所述方法还包括：将水洗物料进行烘干。
54.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述烘干的条件包括：温度为80-150℃，优选为80-120℃；时间为0.1-6h，优选为0.5-4h。
55.根据本发明一种特别优选的实施方式，该方法包括以下步骤：
56.(1)将碳材料前驱体和氮源进行混合，并将得到的混合物进行干燥，得到干燥物料；
57.(2)将所述干燥物料进行预氧化，并将得到的预氧化物料在惰性气体氛围下进行碳化活化，得到碳化活化物料；
58.(3)将所述碳化活化物料依次进行酸洗、水洗，得到氮掺杂碳材料；
59.其中，所述氮源为含有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液；
60.其中，所述含有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液由有机胺废液吸收co2制得；所述含有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液中有机胺和co2的摩尔比为1：0.1-2。
61.本发明第二方面提供一种第一方面提供的方法制得的氮掺杂碳材料。
62.根据本发明，优选地，以所述氮掺杂碳材料的总重量为基准，氮的掺杂量为0.05-2wt％，优选为0.1-1.5wt％。
63.根据本发明，优选地，所述氮掺杂碳材料的总比表面积≥1100m2/g，优选1200-2500m2/g；平均孔径≤2.7nm，优选1.5-2.7nm；微孔率≥90％，优选为91-99％。
64.在本发明中，没有特殊情况说明下，总比表面积参数和孔径参数均采用bet分析仪利用n2等温吸脱附方法测得；微孔率参数通过微孔比表面积/总比表面积计算而得，即，
65.本发明第三方面提供一种吸附材料，该吸附材料含有第二方面提供的氮掺杂碳材料。
66.在本发明中，没有特殊情况说明下，所述吸附材料可以为本发明提供的氮掺杂碳材料，也可以除了本发明提供的氮掺杂碳材料外，还含有其他组分，本发明在此不作赘述。
67.本发明第四方面提供一种第二方面提供的氮掺杂碳材料或者第三方面提供的吸附材料在吸附领域中的应用。
68.本发明提供的氮掺杂碳材料具有较大的总比表面积和丰富的孔结构，在吸附领域中具有较高的吸附效果，尤其是用于吸附co2和/或vocs，具有较大的吸附量。
69.以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
70.实施例和对比例中室温是指25℃。
71.实施例1-9和对比例1-2制得的氮掺杂碳材料的物性参数通过以下方法测定：
72.总比表面积参数和孔径参数均采用bet分析仪利用n2等温吸脱附方法测得；
[0073][0074]
co2的吸附量采用热重分析仪测得；
[0075]
苯的吸附量和正己烷的吸附量均采用固定床穿透试验方法测得。
[0076]
实施例1-9和对比例1-2制得的氮掺杂碳材料(s1-s9和d1-d2)的物性参数均列于表1。
[0077]
实施例1
[0078]
(1)将1g粉碎后的碳材料前驱体(煤直接液化残渣，平均粒径为300目)和2ml的氮源在室温下混合0.5h，直至没有明显的液体，并将得到的混合物在90℃干燥5h，得到干燥物料进行研磨；
[0079]
其中，氮源为含有机胺碳酸盐的废液，且该含有机胺碳酸盐的废液由有机胺废液吸附co2制得，含有机胺碳酸盐的废液中有机胺和co2的摩尔比为1:0.5，有机胺废液中有机胺的浓度为30wt％，有机胺为乙醇胺；
[0080]
(2)将1g的干燥物料与0.5g的kno3研磨后以5℃/min的升温速率在300℃预氧化1h，并将得到的预氧化物料与koh按1:2的重量比在惰性气体氛围下，以5℃/min的升温速率在800℃碳化活化1h，得到碳化活化物料；
[0081]
(3)将碳化活化物料用2mol/l的盐酸溶液进行酸洗，然后用去离子水水洗至中性，再120℃烘干2h，得到氮掺杂碳材料s1。
[0082]
其中，氮掺杂碳材料s1的sem图如图1所示，由图1可知，氮掺杂碳材料s1具有丰富的孔结构。
[0083]
实施例2
[0084]
(1)将1g粉碎后的碳材料前驱体(煤沥青，平均粒径为200目)和2.5ml的氮源在室温下混合5h，直至没有明显的液体，并将得到的混合物在80℃干燥6h，得到干燥物料进行研磨；
[0085]
其中，氮源为含有机胺碳酸氢盐的废液，且该含有机胺碳酸氢盐的废液由有机胺废液吸附co2制得，含有机胺碳酸氢盐的废液中有机胺和co2的摩尔比为1:0.8，有机胺废液中有机胺的浓度为25wt％，有机胺为乙二胺；
[0086]
(2)将1g的干燥物料与0.5g的kno3研磨后以5℃/min的升温速率在200℃预氧化2h，并将得到的预氧化物料与koh按1:1的重量比在惰性气体氛围下，以5℃/min的升温速率
在750℃碳化活化1h，得到碳化活化物料；
[0087]
(3)将碳化活化物料用2mol/l的盐酸溶液进行酸洗，然后用去离子水水洗至中性，再100℃烘干5h，得到氮掺杂碳材料s2。
[0088]
其中，氮掺杂碳材料s2的sem图与图1类似。
[0089]
实施例3
[0090]
(1)将1g粉碎后的碳材料前驱体(石油沥青，平均粒径为250目)和1ml的氮源在室温下混合3h，直至没有明显的液体，并将得到的混合物在100℃干燥5h，得到干燥物料进行研磨；
[0091]
其中，氮源为含有机胺碳酸盐的废液，且该含有机胺碳酸氢盐的废液由有机胺废液吸附co2制得，含有机胺碳酸氢盐的废液中有机胺和co2的摩尔比为1:2，有机胺废液中有机胺的浓度为35wt％，有机胺为二乙烯三胺；
[0092]
(2)将1g的干燥物料与0.3g的kno3研磨后以5℃/min的升温速率在300℃预氧化1h，并将得到的预氧化物料与koh按1:4的重量比在惰性气体氛围下，以5℃/min的升温速率在600℃碳化活化5h，得到碳化活化物料；
[0093]
(3)将碳化活化物料用2mol/l的盐酸溶液进行酸洗，然后用去离子水水洗至中性，再100℃烘干5h，得到氮掺杂碳材料s3。
[0094]
其中，氮掺杂碳材料s3的sem图与图1类似。
[0095]
实施例4
[0096]
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(1)中，将1g粉碎后的碳材料前驱体(煤直接液化残渣，平均粒径为300目)和2ml的氮源替换为将1g粉碎后的碳材料前驱体(煤直接液化残渣，平均粒径为300目)和0.5ml的氮源，其余条件相同，得到氮掺杂碳材料s4。
[0097]
实施例5
[0098]
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(1)中，将1g粉碎后的碳材料前驱体(煤直接液化残渣，平均粒径为300目)替换为1g碳材料前驱体(煤直接液化残渣，平均粒径为50目)，其余条件相同，得到氮掺杂碳材料s5。
[0099]
实施例6
[0100]
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(1)中，将有机胺废液中有机胺和co2的摩尔比替换为1:0.1，其余条件相同，得到氮掺杂碳材料s6。
[0101]
实施例7
[0102]
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(2)中，将1g的干燥物料与0.5g的kno3替换为1g的干燥物料与2g的kno3，其余条件相同，得到氮掺杂碳材料s7。
[0103]
实施例8
[0104]
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(2)中，将预氧化物料与koh的重量比替换为1:6，其余条件相同，得到氮掺杂碳材料s8。
[0105]
实施例9
[0106]
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(1)中，将1g粉碎后的碳材料前驱体(煤直接液化残渣，平均粒径为300目)替换为1g碳材料前驱体椰壳，其余条件相同，得到氮掺杂碳材料s9。
[0107]
对比例1
[0108]
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(1)中，将氮源替换为有机胺废液，其余条件相同，得到氮掺杂碳材料d1。
[0109]
其中，氮掺杂碳材料d1的sem图如图2所示，由图2可知，氮掺杂碳材料d1的孔隙结构明显少于实施例1制得的氮掺杂碳材料s1。
[0110]
对比例2
[0111]
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(2)中，直接将干燥物料与koh按1:2的重量比在惰性气体氛围下进行碳化活化，其余条件相同，得到氮掺杂碳材料d2。
[0112]
表1
[0113][0114]
通过表1的结果可以看出，以含有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液作为氮源，制得的氮掺杂碳材料具有比表面积大，平均孔径小，微孔率高的特点。
[0115]
测试例1
[0116]
将实施例1-9和对比例1-2制得的氮掺杂碳材料(s1-s9和d1-d2)分别在40℃吸附co2，co2的吸附量列于表2。
[0117]
测试例2
[0118]
将实施例1-9和对比例1-2制得的氮掺杂碳材料(s1-s9和d1-d2)分别在25℃吸附苯，苯的吸附量列于表2。
[0119]
测试例3
[0120]
将实施例1-9和对比例1-2制得的氮掺杂碳材料(s1-s9和d1-d2)分别在25℃吸附正己烷，正己烷的吸附量列于表2。
[0121]
表2
[0122] co2的吸附量，wt％苯的吸附量，wt％正己烷的吸附量，wt％实施例14.613.712.1实施例25.411.810.9实施例34.411.510.7实施例44.212.311.2实施例54.513.311.8
实施例64.512.511.2实施例74.613.011.7实施例84.111.310.6实施例93.610.59.9对比例13.18.76.8对比例23.99.78.8
[0123]
由表2数据可知，相比对比例1-2，由本发明提供的氮掺杂碳材料制得的吸附材料对co2具有较好的吸附效果，对苯、正己烷等vocs气体也展现了良好的吸附效果。
[0124]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种氮掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将碳材料前驱体和氮源进行混合，并将得到的混合物进行干燥，得到干燥物料；(2)将所述干燥物料进行预氧化，并将得到的预氧化物料在惰性气体氛围下进行碳化活化，得到碳化活化物料；(3)将所述碳化活化物料依次进行酸洗、水洗，得到氮掺杂碳材料；其中，所述氮源为含有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述混合前，将所述碳材料前驱体进行粉碎；和/或，所述碳材料前驱体的平均粒径≥40目，优选≥100目；和/或，所述碳材料前驱体选自煤化工残渣和/或石油化工残渣；和/或，所述煤化工残渣选自煤直接液化残渣、煤间接液化残渣和煤沥青中的至少一种；所述石油化工残渣选自石油化工油渣和/或石油沥青。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述含有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液由有机胺废液吸收co2制得；和/或，所述含有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液中有机胺和co2的摩尔比为1：0.1-2，优选为1：0.2-1；和/或，所述有机胺废液中有机胺的浓度为10-95wt％，优选为20-60wt％；和/或，所述有机胺选自乙醇胺、二乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺中的至少一种。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，以g计的所述碳材料前驱体和以ml计的氮源的比值为1：0.1-10，优选为1：1-5；和/或，所述混合的条件包括：温度为5-40℃，优选为15-25℃；时间为0.1-15h，优选为0.5-10h；和/或，所述干燥的条件包括：温度为60-150℃，优选为80-120℃；时间为0.5-10h，优选为2-8h。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述预氧化的过程包括：将所述干燥物料和氧化剂混合进行预氧化；和/或，所述干燥物料和氧化剂的重量比为1：0.1-1，优选为1：0.1-0.5；和/或，所述预氧化的条件包括：温度为180-350℃，优选为200-300℃；时间为0.1-5h，优选为1-3h；升温速率为1-10℃/min，优选为3-8℃/min。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述碳化活化的过程包括：将所述预氧化物料与活化剂在惰性气体氛围下进行碳化活化；和/或，所述预氧化物料与活化剂的重量比为1：0.1-5，优选为1：0.2-3；和/或，所述活化剂选自koh、k2co3、khco3、naoh、na2co3和nahco3中的至少一种；和/或，所述碳化活化的条件包括：温度为500-1000℃，优选为600-900℃；时间为0.5-4h，优选为1-2h；升温速率为2-10℃/min，优选为3-5℃/min；和/或，所述惰性气体选自氮气、氦气、氩气和氖气中的至少一种，优选为氮气。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，所述酸洗的过程包括：将所述碳化活化物料和酸液进行酸洗；和/或，所述酸液中酸的浓度为0.1-5mol/l，优选为0.5-2mol/l；
和/或，所述酸为无机酸，优选选自盐酸、硝酸和硫酸中的至少一种；和/或，所述方法还包括：将水洗物料进行烘干。8.权利要求1-7中任意一项所述的方法制得的氮掺杂碳材料；和/或，以所述氮掺杂碳材料的总重量为基准，氮的掺杂量为0.05-2wt％，优选为0.1-1.5wt％；和/或，所述氮掺杂碳材料的总比表面积≥1100m2/g，优选1200-2500m2/g；平均孔径≤2.7nm，优选1.5-2.7nm；微孔率≥90％，优选为91-99％。9.一种吸附材料，其特征在于，该吸附材料含有权利要求8所述的氮掺杂碳材料。10.权利要求8所述的氮掺杂碳材料或者权利要求9所述的吸附材料在吸附领域中的应用，尤其是在吸附co2和/或vocs中的应用。

技术总结
本发明涉及碳材料制备技术领域，具体涉及一种氮掺杂碳材料及其制备方法和应用、一种吸附材料。该方法包括：(1)将碳材料前驱体和氮源进行混合，并将得到的混合物进行干燥，得到干燥物料；(2)将所述干燥物料进行预氧化，并将得到的预氧化物料在惰性气体氛围下进行碳化活化，得到碳化活化物料；(3)将所述碳化活化物料依次进行酸洗、水洗，得到氮掺杂碳材料；其中，所述氮源为含有机胺碳酸盐和/或有机胺碳酸氢盐的废液。由该方法制得的氮掺杂碳材料具有较大的总比表面积、较窄的孔径和较高的微孔率，尤其是将氮掺杂碳材料用于吸附CO2和/或VOCs，具有较高的吸附量。具有较高的吸附量。具有较高的吸附量。


技术研发人员：王保登 熊日华 崔倩 郭禹 王岸楠 孙峤昳 任凯
受保护的技术使用者：北京低碳清洁能源研究院
技术研发日：2022.01.30
技术公布日：2023/8/9