CN111790350B - 一种氮掺杂炭材料的制备方法及其在脱除含硫气体中的应用 - Google Patents

一种氮掺杂炭材料的制备方法及其在脱除含硫气体中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种氮掺杂炭材料的制备方法及其在脱除含硫气体中的应用，氮掺杂炭材料的制备方法包括如下步骤：将引发剂的水溶液滴加至含氮单体的溶液中，氧化聚合后，过滤洗涤至中性，干燥得富氮聚合物；将富氮聚合物在惰性条件下炭化，得所述氮掺杂炭材料；其中，引发剂的水溶液的pH为2‑3，溶解含氮单体的溶剂为甲醇，乙醇，二氯甲烷，二氯乙烷，或其与水的混合液。通过先合成富氮聚合物，再进行炭化，并对引发剂的水溶液的pH以及溶解含氮单体的溶剂进行限定，可有效提高制得的氮掺杂炭材料中氮掺杂量，即材料中的碱性位点以及比表面积，进而提高材料的吸附性能；且粒径均匀，无团聚现象。

Description

一种氮掺杂炭材料的制备方法及其在脱除含硫气体中的应用
技术领域
本发明涉及炭材料技术领域，具体涉及一种氮掺杂炭材料的制备方法及其在脱除含硫气体中的应用。
背景技术
含硫气体广泛存在于天然气、合成气及工业废气中，由于其自身的酸性，会严重腐蚀生产设备、毒害工业催化剂；因此，发展高效脱硫技术始终是石化工业生产面临的核心问题，其关键是高性能脱硫剂的开发。
活性炭是一种多孔碳，其堆积密度低、比表面积大、热稳定性好，是目前应用较多的低温脱硫剂。活性炭作为脱硫剂具备吸附和催化的作用，其脱硫原理主要是依靠活性炭表面的活性基团氧和硫化物反应的催化作用来达到脱硫的目的。但是，单一的活性炭脱硫剂由于表面的化学惰性导致其脱硫效率地，吸附速率慢，脱硫精度不理想；所以，一般通过碱性物质浸渍或氮原子掺杂对多孔炭进行化学改性，以改善其脱硫性能。
例如，用Na2CO3碱性物种浸渍多孔炭后可用作催化剂催化H2S转化为S。但这类脱硫剂也会带来一系列问题：首先，碱性物的浸渍会堵塞多孔炭中的孔道，降低其孔隙度，能够提供容纳脱硫产物的孔体积降低，不利于其脱硫性能提升；其次，这类脱硫剂在实际应用脱硫过程中，由于反应太快导致床层温度急剧升高，脱硫剂存在自燃的风险。因此，通过碱性物质浸渍对多孔炭进行化学改性的应用受到限制。
对多孔炭进行氮原子掺杂，也就是通过改变活性炭的表面化学性质以及其内部多孔构成，可明显提高活性炭脱硫剂对硫化物的吸附效率，进而改善其催化性能及吸附选择性，具有较好的应用前景。
目前，氮掺杂多孔炭材料可通过原位活化法、后处理法和原位合成法制备。其中，原位活化法通常选用生物质作为前驱体、KOH作为活化剂，该工艺制得的氮掺杂多孔炭材料存在粒径不均匀，易团聚以及炭收率低等问题。后处理法时通过选用含氮前驱体(通常为氨气)对纯炭材料在高温下进行掺杂氮原子得到。这种方法得到的多孔炭材料氮掺杂量较低、含氮官能团不稳定、孔隙结构被破坏。原位合成法则选用含氮前驱体，用模板剂作为造孔剂；采用模板法涉及模板剂的制备、含氮前驱体的浸渍和聚合、炭化以及除去硬模板。该方法制备过程繁琐、周期长、成本高。
因此，开发一种制备方法简单，且氮掺杂量高、比表面积高以及粒径均匀的氮掺杂多孔炭材料的制备方法是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的氮掺杂多孔炭材料存在制备方法复杂，氮掺杂量较低，粒径不均匀易团聚等缺陷，从而提供一种氮掺杂炭材料的制备方法及其在脱除含硫气体中的应用。
为此，本发明提供如下技术方案：
一种氮掺杂炭材料的制备方法，包括如下步骤：
将引发剂的水溶液滴加至含氮单体的溶液中，氧化聚合后，过滤洗涤至中性，干燥得富氮聚合物；
将富氮聚合物在惰性条件下炭化，得所述氮掺杂炭材料；
其中，引发剂的水溶液的pH为2-3；
溶解含氮单体的溶剂为甲醇，乙醇，二氯甲烷，二氯乙烷,或其与水的混合液。
进一步地，当溶解含氮单体的溶剂为混合液时，甲醇，乙醇，二氯甲烷或二氯乙烷与水的体积比为(3-5):2。
进一步地，含氮单体与引发剂的摩尔比为1:(0.5-2)。
进一步地，所述引发剂的水溶液的浓度为0.4-0.8g/ml；
所述含氮单体的溶液的浓度为0.8-1.2g/ml。
进一步地，引发剂的水溶液的滴加速率为10-15ml/min。
进一步地，氧化聚合温度为0-10℃，时间为12-36h；
炭化温度为600-1000℃，升温速率为5-10℃/min；时间为1-24h。
进一步地，洗涤所用的洗涤剂为用于溶解含氮单体的溶剂；
干燥温度为70-100℃，时间为20-28h；
所述惰性条件是指氮气或氩气氛围。
进一步地，所述引发剂为过硫酸铵或三氯化铁；
所述含氮单体为苯胺，对苯二胺，间苯二胺和吡咯中的至少一种；
用盐酸，醋酸或硫酸来调节引发剂的水溶液的pH值。
本发明还提供了上述的制备方法制得的氮掺杂炭材料。
本发明还提供了上述的氮掺杂炭材料的制备方法制得的氮掺杂炭材料在脱除含硫气体中的应用。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的氮掺杂炭材料的制备方法，通过先合成富氮聚合物，再进行炭化，并对引发剂的水溶液的pH以及溶解含氮单体的溶剂进行限定，可有效提高制得的氮掺杂炭材料中氮掺杂量，即材料中的碱性位点以及比表面积，进而提高材料的吸附性能；且粒径均匀，无团聚现象；此外，该制备方法简单可控，制得的氮掺杂炭材料对设备的腐蚀性极小，同时具有较高的稳定性，便于从设备中分离出来进行回收循环利用。
2.本发明提供的氮掺杂炭材料的制备方法，通过对溶解含氮单体的混合液的体积比进行限定，可进一步提高制得的氮掺杂炭材料的比表面积以及粒径均匀性。
3.本发明提供的氮掺杂炭材料的制备方法，通过对含氮单体与引发剂的摩尔比进行限定，可进一步提高制得的氮掺杂炭材料中的氮掺杂量。
4.本发明提供的氮掺杂炭材料的制备方法，通过对引发剂和含氮单体的浓度、以及引发剂的水溶液的滴加速率进行限定，可进一步提高制得的氮掺杂炭材料的粒径均匀性。
5.本发明提供的氮掺杂炭材料的制备方法，通过对氧化聚合及炭化的参数进行限定，可进一步提高制得的氮掺杂炭材料的比表面积，进而提高材料的吸附性能。
6.本发明提供的氮掺杂炭材料的制备方法，通过对洗涤所用的洗涤剂以及干燥参数进行限定，可进一步提高制得的氮掺杂炭材料的粒径均匀性。
7.本发明提供的氮掺杂炭材料的制备方法，通过对引发剂、含氮单体以及调节引发剂的酸进行限定，可进一步提高制得的氮掺杂炭材料的氮掺杂量和比表面积，进而提高材料的吸附性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1是本发明实施例3-6制得的氮掺杂炭材料的XRD谱图；
图2是本发明实施例1-4制得的氮掺杂炭材料的N2吸脱附曲线；
图3是本发明实施例1-4制得的氮掺杂炭材料的孔径分布曲线；
图4是本发明实施例1-4制得的氮掺杂炭材料的硫化氢吸附性能曲线；
图5是本发明实施例1-2制得的氮掺杂炭材料的COS吸附性能曲线。
附图标记说明：
附图中的数字编号分别代表相应的实施例，1-对应实施例1，2-对应实施例2，3-对应实施例3，4-对应实施例4。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本实施例提供一种氮掺杂炭材料，其制备方法如下：
将吡咯加入乙醇和水的体积比为3：2的混合溶液中，得到溶液A；其中，吡咯的浓度为1.2g/ml；
称取过硫酸铵溶解于去离子水中，得过硫酸铵的浓度为0.6g/ml的水溶液，吡咯与过硫酸铵的摩尔比为1：1；滴加浓硫酸调节过硫酸铵的水溶液的pH＝2，得到溶液B；
然后在0℃，将溶液B以12ml/min的速度滴加到溶液A中，并在此温度下氧化聚合24h后，用体积比为3：2的乙醇和水的混合溶液洗涤三次至中性，过滤，在80℃下真空干燥24h得到富氮聚合物；
将富氮聚合物装入陶瓷烧舟并转移至管式炉中，在氮气保护下以10℃/min的速率升温至900℃炭化24h得到氮掺杂炭材料。
实施例2
本实施例提供一种氮掺杂炭材料，其制备方法如下：
将苯胺加入甲醇和水的体积比为2：1的混合溶液中，得到溶液A；其中，苯胺的浓度为0.8g/ml；
称取过硫酸铵溶解于去离子水中，得过硫酸铵的浓度为0.6g/ml的水溶液，吡咯与过硫酸铵的摩尔比为1:1；滴加浓硫酸调节过硫酸铵的水溶液的pH＝2，得到溶液B；
然后在10℃，将溶液B以12ml/min的速度滴加到溶液A中，并在此温度下氧化聚合30h后，用体积比为2：1的甲醇和水的混合溶液洗涤三次至中性，过滤，在80℃下真空干燥24h得到富氮聚合物；
将富氮聚合物装入陶瓷烧舟并转移至管式炉中，在氮气保护下以10℃/min的速率升温至900℃炭化24h得到氮掺杂炭材料。
实施例3
本实施例提供一种氮掺杂炭材料，其制备方法如下：
将吡咯加入乙醇和水的体积比为5：2的混合溶液中，得到溶液A；其中，吡咯的浓度为1.0g/ml；
称取过硫酸铵溶解于去离子水中，得过硫酸铵的浓度为0.7g/ml的水溶液，吡咯与过硫酸铵的摩尔比为1：2；滴加浓硫酸调节过硫酸铵的水溶液的pH＝3，得到溶液B；
然后在8℃，将溶液B以11ml/min的速度滴加到溶液A中，并在此温度下氧化聚合18h后，用体积比为5：2的乙醇和水的混合溶液洗涤三次至中性，过滤，在70℃下真空干燥28h得到富氮聚合物；
将富氮聚合物装入陶瓷烧舟并转移至管式炉中，在氮气保护下以5℃/min的速率升温至800℃炭化12h得到氮掺杂炭材料。
实施例4
本实施例提供一种氮掺杂炭材料，其制备方法如下：
将苯胺加入乙醇中，得到溶液A；其中，苯胺的浓度为0.9g/ml；
称取过硫酸铵溶解于去离子水中，得过硫酸铵的浓度为0.5g/ml的水溶液，吡咯与过硫酸铵的摩尔比为1:2；滴加浓硫酸调节过硫酸铵的水溶液的pH＝3，得到溶液B；
然后在6℃，将溶液B以11ml/min的速度滴加到溶液A中，并在此温度下氧化聚合20h后，用乙醇洗涤三次至中性，过滤，在70℃下真空干燥28h得到富氮聚合物；
将富氮聚合物装入陶瓷烧舟并转移至管式炉中，在氮气保护下以5℃/min的速率升温至800℃炭化12h得到氮掺杂炭材料。
实施例5
本实施例提供一种氮掺杂炭材料，其制备方法如下：
将吡咯加入二氯乙烷中，得到溶液A；其中，吡咯的浓度为1.1g/ml；
称取过硫酸铵溶解于去离子水中，得过硫酸铵的浓度为0.8g/ml的水溶液，吡咯与过硫酸铵的摩尔比为1：0.5；滴加浓硫酸调节过硫酸铵的水溶液的pH＝2.5，得到溶液B；
然后在3℃，将溶液B以10ml/min的速度滴加到溶液A中，并在此温度下氧化聚合36h后，用二氯乙烷洗涤三次至中性，过滤，在100℃下真空干燥20h得到富氮聚合物；
将富氮聚合物装入陶瓷烧舟并转移至管式炉中，在氮气保护下以8℃/min的速率升温至700℃炭化6h得到氮掺杂炭材料。
实施例6
本实施例提供一种氮掺杂炭材料，其制备方法如下：
将苯胺加入二氯甲烷中，得到溶液A；其中，苯胺的浓度为1.0g/ml；
称取三氯化铁溶解于去离子水中，得三氯化铁的浓度为0.4g/ml的水溶液，吡咯与三氯化铁的摩尔比为1：0.5；滴加浓硫酸调节三氯化铁的水溶液的pH＝2.8，得到溶液B；
然后在5℃，将溶液B以10ml/min的速度滴加到溶液A中，并在此温度下氧化聚合12h后，用二氯甲烷洗涤三次至中性，过滤，在90℃下真空干燥26h得到富氮聚合物；
将富氮聚合物装入陶瓷烧舟并转移至管式炉中，在氩气保护下以8℃/min的速率升温至700℃炭化20h得到氮掺杂炭材料。
实施例7
本实施例提供一种氮掺杂炭材料，其制备方法如下：
将对苯二胺加入甲醇中，得到溶液A；其中，对苯二胺的浓度为1.0g/ml；
称取三氯化铁溶解于去离子水中，得三氯化铁的浓度为0.4g/ml的水溶液，吡咯与三氯化铁的摩尔比为1：0.8；滴加醋酸调节三氯化铁的水溶液的pH＝2，得到溶液B；
然后在5℃，将溶液B以15ml/min的速度滴加到溶液A中，并在此温度下氧化聚合12h后，用甲醇洗涤三次至中性，过滤，在80℃下真空干燥24h得到富氮聚合物；
将富氮聚合物装入陶瓷烧舟并转移至管式炉中，在氩气保护下以7℃/min的速率升温至600℃炭化1h得到氮掺杂炭材料。
实施例8
本实施例提供一种氮掺杂炭材料，其制备方法如下：
将间苯二胺加入乙醇中，得到溶液A；其中，间苯二胺的浓度为1.0g/ml；
称取过硫酸铵溶解于去离子水中，得过硫酸铵的浓度为0.4g/ml的水溶液，吡咯与过硫酸铵的摩尔比为1：1.5；滴加浓盐酸调节过硫酸铵的水溶液的pH＝2，得到溶液B；
然后在5℃，将溶液B以15ml/min的速度滴加到溶液A中，并在此温度下氧化聚合12h后，用乙醇洗涤三次至中性，过滤，在80℃下真空干燥24h得到富氮聚合物；
将富氮聚合物装入陶瓷烧舟并转移至管式炉中，在氩气保护下以6℃/min的速率升温至1000℃炭化10h得到氮掺杂炭材料。
对比例1(与实施例1形成对比)
本对比例提供一种氮掺杂炭材料，其制备方法如下：
将吡咯加入去离子水中，得到溶液A；其中，吡咯的浓度为1.2g/ml；
称取过硫酸铵溶解于去离子水中，得过硫酸铵的浓度为0.6g/ml的水溶液，吡咯与过硫酸铵的摩尔比为1：1；滴加浓硫酸调节过硫酸铵的水溶液的pH＝2，得到溶液B；
然后在0℃，将溶液B以12ml/min的速度滴加到溶液A中，并在此温度下氧化聚合24h后，用体积比为3：2的乙醇和水的混合溶液洗涤三次至中性，过滤，在80℃下真空干燥24h得到富氮聚合物；
将富氮聚合物装入陶瓷烧舟并转移至管式炉中，在氮气保护下以10℃/min的速率升温至900℃炭化24h得到氮掺杂炭材料。
对比例2(与实施例1形成对比)
本对比例提供一种氮掺杂炭材料，其制备方法如下：
将吡咯加入乙醇和水的体积比为3：2的混合溶液中，得到溶液A；其中，吡咯的浓度为1.2g/ml；
称取过硫酸铵溶解于去离子水中，得过硫酸铵的浓度为0.6g/ml的水溶液，吡咯与过硫酸铵的摩尔比为1：1；滴加浓硫酸调节过硫酸铵的水溶液的pH＝1，得到溶液B；
然后在0℃，将溶液B以12ml/min的速度滴加到溶液A中，并在此温度下氧化聚合24h后，用体积比为3：2的乙醇和水的混合溶液洗涤三次至中性，过滤，在80℃下真空干燥24h得到富氮聚合物；
将富氮聚合物装入陶瓷烧舟并转移至管式炉中，在氮气保护下以10℃/min的速率升温至900℃炭化24h得到氮掺杂炭材料。
实验例1
将实施例制备得到的氮掺杂炭材料分别进行XRD、N2吸脱附性能、孔径分布性能、H2S和COS吸附性能检测。
其中，XRD采用荷兰PANalytical生产的型号为X'Pert PRO的X-射线衍射仪对制得的氮掺杂炭材料进行结构、晶形和物相分析，具体测试方法为：
X射线源为Cu靶，Kα入射波长为0.15418nm，石墨单色器，工作电压为40kV，工作电流为40mA，扫描速率为0.20s/step，步长为0.013°/step，扫描范围为20-80°。
比表面积及孔径分布性能采用美国Micrometric公司的ASAP 2020M物理吸附仪进行测试；具体测试方法为：
将过筛后40–60目的催化剂分别称取0.1g，在160℃高真空下脱气12h处理，以高纯N2为吸附质，在液氮温度下(-196℃)测试得到低温N2吸脱附等温线，并得到催化剂比表面积以及孔径分布。
采用美国Micrometric公司生产的型号为TriStarⅡ物理吸附仪进行催化剂的H2S的吸附性能测试。具体测试方法为：将过筛后40-60目的催化剂分别称取100mg，在160℃高真空下脱气12h处理，分别以高纯H2S为吸附质气体，测试温度为0℃。
采用美国Micrometric公司生产的型号为TriStarⅡ物理吸附仪进行催化剂的COS的选吸附性能测试。具体测试方法为：将过筛后40-60目的催化剂分别称取100mg，在160℃高真空下脱气12h处理，分别以高纯COS为吸附质气体，测试温度分别为0℃、25℃、50℃、75℃，升温速率为5℃/min，每个温度点稳定60min。
由图1可知，实施例3-6制得的氮掺杂炭材料在24.6°和43.8°附近均出现一个强衍射峰和一个弱宽衍射峰，分别对应氮掺杂炭材料中的(002)和(100)晶面，表明其存在无定形的碳网络，说明氮掺杂炭材料已合成，且(001)晶面表明氮掺杂炭材料内部含有丰富的结构缺陷，其中无定形的碳网络可能是因为较低的碳化温度。
由图2可知，实施例1-4制得的氮掺杂炭材料均为典型的IV型吸脱附等温线，表明其存在介孔结构，且在低比压区表现出较高的吸附量即陡增趋势，说明氮掺杂炭材料结构内部存在大量的微孔或超微孔结构。
由图3可知，实施例1-4制得的氮掺杂炭材料在低于2nm的部分存在大量的微孔或超微孔分布，实施例1-4制得的氮掺杂炭材料粒径分布均匀，具有高的比表面积、孔容以及丰富的微孔结构。
具体各实施例和对比例制得的氮掺杂炭材料的比表面积、孔容以及平均孔径的数据见下表1所示。
表1各实施例和对比例制得的氮掺杂炭材料的实验数据
比表面积(m<sup>2</sup>/g) 孔容(cm<sup>3</sup>/g) 平均孔径(nm)
实施例1 881 0.36 4.02
实施例2 989 0.49 3.91
实施例3 1131 0.70 2.31
实施例4 1252 0.76 2.53
实施例5 934 0.49 3.98
实施例6 905 0.42 4.01
实施例7 1161 0.69 2.18
实施例8 1139 0.70 2.09
对比例1 325 0.21 6.51
对比例2 333 0.19 6.12
由上表中的数据可知，本发明提供的氮掺杂炭材料具有较高的比表面积和孔容，其中实施例4的比表面积高达1252m2/g。
由图4可知本发明提供的氮掺杂炭材料对酸性气体H2S具备优异的吸附能力。
由图5可知，在低温下，本发明提供的氮掺杂炭材料对COS具有很好的吸附性能。
实验例2
将各实施例和对比例制得的氮掺杂炭材料分别进行氮掺杂量，H2S以及COS的吸附性能检测，具体的检测结果见表2所示。
其中，氮掺杂量采用Thermo Fisher Scientific公司生产的型号为EscaLab250XiX射线光电子能谱仪对所制备的多孔炭进行元素种类、元素化学价态以及元素相对含量分析。所得到的XPS谱图以样品表面污染碳(C1s＝284.8eV)为内标进行校正，并以Shirley扣背景的方式，以“Gaussian-Lorentzian”混合函数和鲍威尔拟合算法进行结果进行拟合；
H2S以及COS吸附性能采用由南通市飞宇石油科技开发有限公司生产的H2S/COS吸收罐和缓冲罐，原料气和出料气中COS或H2S的浓度均采用FL-GC9720气相色谱仪进行信号跟踪。具体测试方法及参数为：
H2S吸附性能的原料气组成为：0.5％H2S/0.25％O2，N2为平衡气；将各实施例和对比例制得的催化剂分别粉碎至20-40目，装填量均为0.5g；催化剂活性测试条件为：常压，原料气流速为20ml/min，空速为6000ml·g–1·h–1；测试温度为50℃。
COS吸附性能的原料气组成为：0.5％COS/0.25％O2，N2为平衡气；将各实施例和对比例制得的催化剂分别粉碎至20-40目，装填量均为0.5g；催化剂活性测试条件为：常压，原料气流速为20ml/min，空速为6000ml·g–1·h–1；测试温度为50℃。
H2S脱硫率％＝(原料气中H2S的质量-出料气中H2S的质量)/原料气中H2S的质量×100％；
COS脱硫率％＝(原料气中COS的质量-出料气中COS的质量)/原料气中COS的质量×100％。
表2检测结果
Figure BDA0002509023360000141
注：原料气中含硫气体的浓度即为进口浓度；出料气中含硫气体的浓度即为出口浓度。
由上表中的实验数据可知，本发明提供的氮掺杂炭材料具有较高的氮掺杂量以及H2S和COS吸附性能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种用于脱除含硫气体的氮掺杂炭材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将引发剂的水溶液滴加至含氮单体的溶液中，氧化聚合后，过滤洗涤至中性，干燥得富氮聚合物；
将富氮聚合物在惰性条件下炭化，得所述氮掺杂炭材料；
其中，引发剂的水溶液的pH为2-3；
溶解含氮单体的溶剂为甲醇，乙醇，二氯甲烷，二氯乙烷中的一种；或溶解含氮单体的溶剂为甲醇，乙醇，二氯甲烷，二氯乙烷中的一种与水的混合液；
当溶解含氮单体的溶剂为混合液时，甲醇，乙醇，二氯甲烷或二氯乙烷与水的体积比为(3-5):2；
所述引发剂为过硫酸铵或三氯化铁；
所述含氮单体为苯胺，对苯二胺，间苯二胺和吡咯中的至少一种；
氧化聚合温度为0-10 ℃，时间为12-36 h；
炭化温度为600-1000 ℃，升温速率为5-10 ℃/min；时间为1-24h。
2.根据权利要求1所述的氮掺杂炭材料的制备方法，其特征在于，含氮单体与引发剂的摩尔比为1:（0.5-2）。
3.根据权利要求1所述的氮掺杂炭材料的制备方法，其特征在于，所述引发剂的水溶液的浓度为0.4-0.8g/ml;
所述含氮单体的溶液的浓度为0.8-1.2g/ml。
4.根据权利要求3所述的氮掺杂炭材料的制备方法，其特征在于，引发剂的水溶液的滴加速率为10-15ml/min。
5.根据权利要求1所述的氮掺杂炭材料的制备方法，其特征在于，洗涤所用的洗涤剂为用于溶解含氮单体的溶剂；
干燥温度为70-100 ℃，时间为20-28h；
所述惰性条件是指氮气或氩气氛围。
6.根据权利要求1所述的氮掺杂炭材料的制备方法，其特征在于，
用盐酸，醋酸或硫酸来调节引发剂的水溶液的pH值。
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