CN111285368B - 一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法 - Google Patents

一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，包括以天然材料埃洛石为模板、外加碳源及氮硼源、水热法处理后进行高温煅烧得埃洛石@氮硼双掺杂碳材料；对埃洛石@氮硼双掺杂碳材料进行埃洛石模板的去除和高温盐活化的处理得到一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料。本发明以天然材料埃洛石为模板制备具有三维网络中空胶囊结构的碳纳米材料，具有比表面积大、孔径结构可控、导电性好、原位氮硼双掺杂等特性，并可通过对其结构的调节实现对其性能的调控；掺杂氮硼元素能进一步提高碳材料的电催化性能和导电性。本发明操作简单，成本低廉，在药物传输、气体吸附、污染治理、催化剂负载、储能器件等众多领域表现出极大的应用潜能。

Description

一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法
技术领域
本发明涉及碳纳米材料领域，具体涉及一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法。
背景技术
埃洛石是一种天然硅酸盐黏土矿物，化学式为
Figure 576977DEST_PATH_IMAGE002
，具有天然的管状结构，管径在20-40nm左右，管长0.5-2um之间。天然埃洛石矿物具有碳纳米管相似的中空管状结构、高的比表面积、独特的吸附性、优良的化学及热稳定性；更重要的是埃洛石矿物资源蕴藏极其丰富，成本极低；基于以上特点埃洛石在生物工程、纳米医药、分子自组装、环境治理等方面具有良好的应用前景。
掺杂是指在层状sp2杂化的碳材料体系中，引入非碳原子或分子和化合物可对碳材料电子结构、震动模式、化学和机械性能进行调变的一种现象。相对于传统的改性方法，杂原子掺杂可明显改变碳材料的元素构成，操控其表面活性同时改善其电化学性能。研究表明，在碳结构上通过化学掺杂外来的杂原子（N、S、B 等）可极大提高碳材料的电催化性能和导电性。N是电子供体，可提供电子载体和降低带隙能量。B可通过增加孔型的电子载体数量，改变碳材料的电子性，从而提高碳的导电性。因此本专利采用对碳材料进行氮、硼元素双掺杂，对碳材料本身性能进行完善，从而制备出一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊。
近年来，碳纳米胶囊（Nanocapsules）在纳米材料领域崭露头角，成为研究的热点之一。碳纳米胶囊，即空心结构的碳纳米材料，其壳层厚度在纳米尺度范围内可控并具有大的内部空间。这种特殊结构使其具有比表面积大、孔径结构可控等特性，并可通过对其结构的调节实现对其性能的调控。碳纳米胶囊在药物传输、气体吸附、污染治理、催化剂负载、电化学储能材料等众多领域表现出极大的应用潜能。模板法是一种在已有纳米形体上引入组成单元，利用模板的空间限制作用合成纳米材料的方法。模板法制备新型纳米材料通常采用高分子纳米胶束等为软模板，或者采用单分散的SiO2、TiO2、Au等无机纳米粒子为硬模板。其中，硬模板法由于在控制纳米材料的大小、形貌、结构等方面具有独特的优势，而且所得产品形态均一、性能稳定，重复率高、预见性好，成为目前制备纳米材料的一种有效的方法。
目前，埃洛石作为一种价廉易得且结构独特的纳米管状材料具有无可比拟的优势。国外有学者对埃洛石进行研究并取得有效成果，但国内对于埃洛石的研究及应用还处于初级阶段。多是对埃洛石纳米管进行改性（包括偶联剂改性、插层改性、负载改性、自由基改性、表面活性剂改性）及埃洛石复合材料制备。本发明利用埃洛石本身的管状结构，将埃洛石作为制备碳材料的模板，先进行无机物模板间纳米空间有机物碳化，再将碳化物与模板分离得到内部中空的胶囊状的三维网络碳材料。以埃洛石为模板制备中空碳纳米胶囊具有成本低廉，性能优越，创新性强的特点，且在碳材料制备中具有创新性意义，对增加碳材料的应用效果具有十分重要意义。
发明内容
本发明提出了一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，该方法制备出的产品原位掺杂氮硼两种元素，具有良好的物理和化学特性；与一般多孔碳相比具有丰富的孔隙结构，又因为该产品是以埃洛石为模板，所以其最大的优点是具有纳米级中空管状结构，进一步增加其自身比表面积；最终产品形状为具有三维网络结构的内部中空的胶囊状。
实现本发明的技术方案是：一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，步骤如下：
（1）水热处理
将埃洛石粉末置于烧杯中，加入硼源、氮源、碳源和70-100mL的水混合均匀，超声处理后用磁力搅拌器进行搅拌，最后将混合液转移至水热反应釜中进行水热反应，反应后材料用酒精和水进行过滤洗涤，干燥得到埃洛石@氮硼双掺杂水热材料；
（2）碳化处理
将步骤（1）得到的埃洛石@氮硼双掺杂水热材料在保护气体氛围中高温碳化处理，得埃洛石@氮硼双掺杂碳化料；
（3）模板去除
将步骤（2）得到的埃洛石@氮硼双掺杂碳化料取出，在酸性混合溶液中浸泡后用去离子水洗涤过滤至滤液呈中性，然后将滤渣置于真空干燥箱中进行干燥；
（4）活化处理
将步骤（3）干燥后的滤渣、盐类活化剂、酒精和水（体积比为1：1）置于坩埚中混合均匀并静置10-24h，将静置产物放入真空干燥箱中进行干燥；然后将干燥所得产物在高温保护气体氛围中进行活化；将活化产物取出用盐酸进行过滤洗涤，再将所得滤渣在真空干燥箱中进行干燥处理，得到氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊。
所述步骤（1）中埃洛石粉末、硼源、氮源和碳源的质量比为1：（1.5-3）：（6-8）：（8-15）。
所述步骤（1）中硼源为硼酸或三氧化二硼，氮源为尿素或氨水，碳源为葡萄糖或蔗糖。
所述步骤（1）中超声处理时间为20-40min，搅拌时间为2-4h，水热反应温度为120-180℃，反应时间为8h，干燥温度为50-60℃，干燥时间为12h。
所述保护气体为氮气、氩气、氦气、氢气中的任意一种，保护气体的进气流量为100-400sccm。
所述步骤（2）中高温碳化温度为700-1100℃，碳化时间为2-4h，升温速度为5-10℃/min。
所述步骤（3）中酸性混合溶液为浓度为1mol/L、体积比为1:1的氢氟酸与稀硝酸、稀盐酸或稀硫酸的混合物；真空干燥箱温度为80-120℃，干燥时间为12-24h。
所述步骤（4）中盐类活化剂为ZnCl2或K2CO3，滤渣和盐类活化剂的质量比为1：（2-4）。
所述步骤（4）中真空干燥温度为80-120℃，干燥时间为12-24h，高温活化温度为400-800℃，升温速度4-10℃/min，保温时间为1-3h。
本发明方法中水热处理是以埃洛石为模板，葡萄糖或蔗糖为碳源在埃洛石表面进行碳材料的包裹，并将氮元素和硼元素掺杂到碳材料中。碳化处理是将水热所得产物中非碳原子脱除，使碳元素富集生成六角碳网平面，最终实现乱层的石墨结构，即得到埃洛石@氮硼双掺杂碳材料。第三步酸洗的作用是用氢氟酸与稀硝酸将以硅、铝为主要成分的埃洛石模板去除，得到中空胶囊状的碳材料。最后一步活化是使上述胶囊状碳材料与盐类活化剂进行交联缩聚反应形成微孔的过程，该过程中部分碳原子与活化剂进行反应，从而消耗碳原子，使碳原子所在的位置留下孔隙，或者有部分碳元素或是碳材料里的小分子在高温下气化，脱离碳材料，在脱离的过程产生孔道，即碳材料的造孔过程。
本发明的有益效果是：
（1）本发明进行氮、硼元素的双掺杂使得碳材料具有更好的选择性、稳定性和优异的电催化性能和导电性；
（2）本发明选用盐类活化剂氯化锌或碳酸钾进行活化可使活化温度降低；以氯化锌为活化剂具有更好的造孔作用，还能有效改善表面；氯化锌在高温下具有催化脱水作用，使原料中氢、氧原子以水的形式分离出来，使更多碳保留在原料中提高活性碳产率；碳酸钾活化过程中由于碳酸钾的蒸发，在高温热解过程中可使碳材料形成各种尺寸和形状的良好孔隙；
（3）本发明以埃洛石为模板制备出的具有中空胶囊形状的多孔碳材料，这种特殊结构使其具有比表面积大、孔径结构可控、导电性好、原位氮硼双掺杂等特性，并可通过对其结构的调节实现对其性能的调控。使其在药物传输、气体吸附、污染治理、催化剂负载、储能器件等众多领域表现出极大的应用潜能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为本发明实施例1得到的氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊的扫描电镜图。
附图2为本发明实施例1得到的氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊的透射电镜图。
附图3为本发明实施例1得到的氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊的吸脱附曲线。
附图4为本发明实施例1得到的氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊的孔径分布图。
附图5为本发明实施例1得到的氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊的X射线衍射图。
附图6为本发明实施例1得到的氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊的拉曼光谱图。
附图7为本发明实施例1得到的氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊的X射线光电子能谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，步骤如下：
0.6g埃洛石粉末、6g葡萄糖、1g硼酸、4g尿素、70mL去离子水配制溶液于超声波清洗器中超声处理20min，然后在磁力搅拌器中搅拌2h后转移至水热釜中180℃条件下保温8h后得黑色水热产物；将黑色水热产物用比例为1:1的酒精和水混合液进行洗涤过滤，再将滤渣放入60℃真空干燥箱中烘干12h；将烘干的水热产物放入管式炉中，在高纯氮气保护气氛中900℃碳化4h，进气量为200sccm，升温速率5℃/min，得到产物用浓度为1mol/L的体积比为1:1的HF和稀硝酸洗涤后，过滤并用去离子水洗涤至pH为7，80℃条件下干燥12h；取6gZnCl2放入陶瓷坩埚中加水溶解再加等量酒精混合，然后加2g碳材料静置12h后放入真空干燥箱中105℃干燥12h，放入管式炉中800℃温度下保温2h，进气量为200sccm，升温速率5℃/min，得活化产物；将活化产物用1mol/L稀盐酸洗涤后用去离子水过滤洗涤至洗涤液pH至7，滤渣放入105℃真空干燥箱中干燥12h即得最终产品——氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊。
图1和图2为氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊的扫描电镜图和透射电镜图，可以看出三维网络中空的管状胶囊结构；图3和图4分别是吸脱附曲线、孔径分布曲线，说明本发明制取的氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊为以微孔为主的微介孔碳材料，根据图3的吸脱附曲线，由BET法和BJH法计算出比表面积、孔径体积分别是672.2m2/g和0.36m3/g；图5和图6说明制备的氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊为具有表面缺陷和一定石墨化度的无定型结构碳；图6中D峰和G峰的存在表明所得氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊表面存在一些缺陷，导电性好；且G峰的峰值大于D峰，表明其具有一定的石墨化程度；图7可以得出氮硼原子百分比分别是9.82%和0.29%；综上所述，本发明制取的氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊是三维网络中空胶囊状的孔隙丰富的无定型结构的氮硼双掺杂纳米级碳胶囊。
实施例2
一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，步骤如下：
0.6g埃洛石粉末、4.8g葡萄糖、0.9g硼酸、3.6g尿素、70mL去离子水配制溶液于超声波清洗器中超声处理20min，然后在磁力搅拌器中搅拌2h后转移至水热釜中120℃条件下保温8h后得黑色水热产物；将黑色水热产物用比例为1:1的酒精和水混合液进行洗涤过滤，再将滤渣放入50℃真空干燥箱中烘干12h；将烘干的水热产物放入管式炉中，在高纯氮气保护气氛中700℃碳化2h，进气量为100sccm，升温速率5℃/min，得到产物用浓度为1mol/L的体积比为1:1的HF和稀盐酸洗涤后，过滤并用去离子水洗涤至pH为7，80℃条件下干燥12h；取4gZnCl2放入陶瓷坩埚中加水溶解再加等量酒精混合，然后加2g碳材料静置10h后放入真空干燥箱中120℃干燥12h，放入管式炉中400℃温度下保温3h，进气量为100sccm，升温速率4℃/min，得活化产物；将活化产物用1mol/L稀盐酸洗涤后用去离子水过滤洗涤至洗涤液pH至7，滤渣放入120℃真空干燥箱中干燥12h即得最终产品——氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊。
实施例3
一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，步骤如下：
0.6g埃洛石粉末、6g葡萄糖、1g硼酸、4g尿素、100mL去离子水配制溶液于超声波清洗器中超声处理40min，然后在磁力搅拌器中搅拌4h后转移至水热釜中180℃条件下保温8h后得黑色水热产物；将黑色水热产物用比例为1:1的酒精和水混合液进行洗涤过滤，再将滤渣放入60℃真空干燥箱中烘干12h；将烘干的水热产物放入管式炉中，在高纯氩气保护气氛中1100℃碳化2h，进气量为400sccm，升温速率10℃/min，得到产物用浓度为1mol/L的体积比为1:1的HF和稀硫酸洗涤后，过滤并用去离子水洗涤至pH为7，120℃条件下干燥24h；取8gZnCl2放入陶瓷坩埚中加水溶解再加等量酒精混合，然后加2g碳材料静置24h后放入真空干燥箱中80℃干燥24h，放入管式炉中800℃温度下保温1h，进气量为400sccm，升温速率10℃/min，得活化产物；将活化产物用1mol/L稀盐酸洗涤后用去离子水过滤洗涤至洗涤液pH至7，滤渣放入80℃真空干燥箱中干燥24h即得最终产品——氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊。
实施例4
一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，步骤如下：
0.6g埃洛石粉末、9g葡萄糖、1.8g硼酸、4.8g尿素、80mL去离子水配制溶液于超声波清洗器中超声处理30min，然后在磁力搅拌器中搅拌3h后转移至水热釜中160℃条件下保温8h后得黑色水热产物；将黑色水热产物用比例为1:1的酒精和水混合液进行洗涤过滤，再将滤渣放入55℃真空干燥箱中烘干12h；将烘干的水热产物放入管式炉中，在高纯氦气保护气氛中900℃碳化3h，进气量为200sccm，升温速率8℃/min，得到产物用浓度为1mol/L的体积比为1:1的HF和稀硫酸洗涤后，过滤并用去离子水洗涤至pH为7，105℃条件下干燥18h；取8gZnCl2放入陶瓷坩埚中加水溶解再加等量酒精混合，然后加2g碳材料静置18h后放入真空干燥箱中105℃干燥18h，放入管式炉中700℃温度下保温2h，进气量为200sccm，升温速率8℃/min，得活化产物；将活化产物用1mol/L稀盐酸洗涤后用去离子水过滤洗涤至洗涤液pH至7，滤渣放入105℃真空干燥箱中干燥18h即得最终产品——氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊。
实施例5
一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，步骤如下：
0.6g埃洛石粉末、8g蔗糖、1.2g三氧化二硼、4g氨水、70mL去离子水配制溶液于超声波清洗器中超声处理20min，然后在磁力搅拌器中搅拌3h后转移至水热釜中150℃条件下保温8h后得黑色水热产物；将黑色水热产物用比例为1:1的酒精和水混合液进行洗涤过滤，再将滤渣放入50℃真空干燥箱中烘干12h；将烘干的水热产物放入管式炉中，在高纯氮气保护气氛中900℃碳化2h，进气量为300sccm，升温速率5℃/min，得到产物用浓度为1mol/L的体积比为1:1的HF和稀硝酸洗涤后，过滤并用去离子水洗涤至pH为7，80℃条件下干燥24h；取6gK2CO3放入陶瓷坩埚中加水溶解再加等量酒精混合，然后加2g碳材料静置10h后放入真空干燥箱中105℃干燥12h，放入管式炉中800℃温度下保温1h，进气量为200sccm，升温速率5℃/min，得活化产物；将活化产物用1mol/L稀盐酸洗涤后用去离子水过滤洗涤至洗涤液pH为7，滤渣放入80℃真空干燥箱中干燥24h即得最终产品——氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊。
实施例6
一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，步骤如下：
0.6g埃洛石粉末、6g葡萄糖、1.2g三氧化二硼、4.8g尿素、80mL去离子水配制溶液于超声波清洗器中超声处理20min，然后在磁力搅拌器中搅拌3h后转移至水热釜中120℃条件下保温8h后得黑色水热产物；将黑色水热产物用比例为1:1的酒精和水混合液进行洗涤过滤，再将滤渣放入50℃真空干燥箱中烘干12h；将烘干的水热产物放入管式炉中，在高纯氮气保护气氛中1000℃碳化2h，进气量为300sccm，升温速率5℃/min，得到产物用浓度为1mol/L的体积比为1:1的HF和稀硫酸洗涤后，过滤并用去离子水洗涤至pH为7，80℃条件下干燥24h；取6gK2CO3放入陶瓷坩埚中加水溶解再加等量酒精混合，然后加2g碳材料静置10h后放入真空干燥箱中105℃干燥12h，放入管式炉中700℃温度下保温1h，进气量为200sccm，升温速率5℃/min，得活化产物；将活化产物用1mol/L稀盐酸洗涤后用去离子水过滤洗涤至洗涤液pH为7，滤渣放入80℃真空干燥箱中干燥24h即得最终产品——氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊。
实施例7
一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，步骤如下：
0.6g埃洛石粉末、7.2g葡萄糖、1g硼酸、4.2g氨水、90mL去离子水配制溶液于超声波清洗器中超声处理30min，然后在磁力搅拌器中搅拌2h后转移至水热釜中170℃条件下保温8h后得黑色水热产物；将黑色水热产物用比例为1:1的酒精和水混合液进行洗涤过滤，再将滤渣放入55℃真空干燥箱中烘干12h；将烘干的水热产物放入管式炉中，在高纯氩气保护气氛中1100℃碳化4h，进气量为200sccm，升温速率5℃/min，得到产物用浓度为1mol/L的体积比为1:1的HF和稀硝酸洗涤后，过滤并用去离子水洗涤至pH为7，80℃条件下干燥12h；取5gK2CO3放入陶瓷坩埚中加水溶解再加等量酒精混合，然后加2g碳材料静置12h后放入真空干燥箱中105℃干燥12h，放入管式炉中600℃温度下保温2h，进气量为200sccm，升温速率5℃/min，得活化产物；将活化产物用1mol/L稀盐酸洗涤后用去离子水过滤洗涤至洗涤液pH至7，滤渣放入105℃真空干燥箱中干燥12h即得最终产品——氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊。
实施例8
一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，步骤如下：
0.6g埃洛石粉末、7.2g蔗糖、1g硼酸、4g尿素、80mL去离子水配制溶液于超声波清洗器中超声处理30min，然后在磁力搅拌器中搅拌2h后转移至水热釜中180℃条件下保温8h后得黑色水热产物；将黑色水热产物用比例为1:1的酒精和水混合液进行洗涤过滤，再将滤渣放入55℃真空干燥箱中烘干12h；将烘干的水热产物放入管式炉中，在高纯氩气保护气氛中1000℃碳化4h，进气量为300sccm，升温速率7℃/min，得到产物用浓度为1mol/L的体积比为1:1的HF和稀硝酸洗涤后，过滤并用去离子水洗涤至pH为7，80℃条件下干燥12h；取4gZnCl2放入陶瓷坩埚中加水溶解再加等量酒精混合，然后加2g碳材料静置12h后放入真空干燥箱中105℃干燥12h，放入管式炉中400℃温度下保温2h，进气量为300sccm，升温速率7℃/min，得活化产物；将活化产物用1mol/L稀盐酸洗涤后用去离子水过滤洗涤至洗涤液pH至7，滤渣放入105℃真空干燥箱中干燥12h即得最终产品——氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊。
实施例9
一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，步骤如下：
0.6g埃洛石粉末、7.8g蔗糖、1.5g硼酸、4.4g尿素、70mL去离子水配制溶液于超声波清洗器中超声处理30min，然后在磁力搅拌器中搅拌2h后转移至水热釜中140℃条件下保温8h后得黑色水热产物；将黑色水热产物用比例为1:1的酒精和水混合液进行洗涤过滤，再将滤渣放入55℃真空干燥箱中烘干12h；将烘干的水热产物放入管式炉中，在高纯氩气保护气氛中900℃碳化4h，进气量为100sccm，升温速率5℃/min，得到产物用浓度为1mol/L的体积比为1:1的HF和稀硝酸洗涤后，过滤并用去离子水洗涤至pH为7，80℃条件下干燥12h；取4gZnCl2放入陶瓷坩埚中加水溶解再加等量酒精混合，然后加2g碳材料静置12h后放入真空干燥箱中105℃干燥12h，放入管式炉中500℃温度下保温2h，进气量为300sccm，升温速率8℃/min，得活化产物；将活化产物用1mol/L稀盐酸洗涤后用去离子水过滤洗涤至洗涤液pH至7，滤渣放入105℃真空干燥箱中干燥12h即得最终产品——氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）水热处理
将埃洛石粉末置于烧杯中，加入硼源、氮源、碳源和水混合均匀，超声处理后用磁力搅拌器进行搅拌，最后将混合液转移至水热反应釜中进行水热反应，反应后材料用酒精和水进行过滤洗涤，干燥得到埃洛石@氮硼双掺杂水热材料，所述硼源为硼酸或三氧化二硼，氮源为尿素或氨水，碳源为葡萄糖或蔗糖；所述埃洛石粉末、硼源、氮源和碳源的质量比为1：（1.5-3）：（6-8）：（8-15），所述超声处理时间为20-40min，搅拌时间为2-4h，水热反应温度为120-180℃，反应时间为8h，干燥温度为50-60℃，干燥时间为12h；
（2）碳化处理
将步骤（1）得到的埃洛石@氮硼双掺杂水热材料在保护气体氛围中高温碳化处理，得埃洛石@氮硼双掺杂碳化料，所述高温碳化温度为700-1100℃，碳化时间为2-4h，升温速度为5-10℃/min；
（3）模板去除
将步骤（2）得到的埃洛石@氮硼双掺杂碳化料取出，在酸性混合溶液中浸泡后用去离子水洗涤过滤至滤液呈中性，然后将滤渣置于真空干燥箱中进行干燥，所述酸性混合溶液为浓度为1mol/L、体积比为1:1的氢氟酸与稀硝酸、稀盐酸或稀硫酸的混合物；真空干燥箱温度为80-120℃，干燥时间为12-24h；
（4）活化处理
将步骤（3）干燥后的滤渣、盐类活化剂、酒精和水置于坩埚中混合均匀并静置10-24h，将静置产物放入真空干燥箱中进行干燥；然后将干燥所得产物高温保护气体氛围中进行活化；将活化产物取出用盐酸进行过滤洗涤，再将所得滤渣在真空干燥箱中进行干燥处理，得到氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊。
2.根据权利要求1所述的氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，其特征在于：所述保护气体为氮气、氩气、氦气、氢气中的任意一种，保护气体的进气流量为100-400sccm。
3.根据权利要求1所述的氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中盐类活化剂为ZnCl2或K2CO3，滤渣和盐类活化剂的质量比为1：（2-4）。
4.根据权利要求1所述的氮硼双掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中真空干燥温度为80-120℃，干燥时间为12-24h，高温活化温度为400-800℃，升温速度4-10℃/min，保温时间为1-3h。
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