一种原位含氮聚合物氮掺杂活性纳米碳纤维及其制备方法和用途-复审决定


发明创造名称:一种原位含氮聚合物氮掺杂活性纳米碳纤维及其制备方法和用途
外观设计名称:
决定号:197070
决定日:2019-11-21
委内编号:1F279477
优先权日:
申请(专利)号:201610620165.8
申请日:2016-08-01
复审请求人:哈尔滨万鑫石墨谷科技有限公司
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:黄丹萍
合议组组长:马冬娜
参审员:薛霏
国际分类号:H01G11/86,H01G11/36
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:虽然权利要求所要求保护的技术方案相对于作为最接近的现有技术的对比文件存在区别技术特征,但该区别技术特征的一部分在其它对比文件的启示下容易想到,该区别技术特征的另一部分是本领域的公知常识,则将两篇对比文件以及本领域的公知常识结合从而得到该权利要求请求保护的技术方案是显而易见的,该权利要求不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201610620165.8,名称为“一种原位含氮聚合物氮掺杂活性纳米碳纤维及其制备方法和用途”的发明专利申请(下称“本申请”)。申请人为哈尔滨万鑫石墨谷科技有限公司。本申请的申请日为2016年08月01日,公开日为2016年12月14日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年12月05日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:权利要求1-43不具备专利法第22条第3款规定的创造性。权利要求1与对比文件1(“基于细菌纤维素合成高性能电极材料及其电化学储能的研究”,余文丹,《中国优秀硕士学位论文全文数据库(电子期刊)工程科技II辑》,公开日为2015年12月31日)的区别技术特征在于:用活化剂浸泡含氮聚合物包覆的细菌纤维素2min以上,活化剂为磷酸、CO2中的一种或两种以上的混合,活化剂的浓度为0.5-3mol/L,活化剂:细菌纤维素为10-30mL/g,本申请是氮掺杂活性纳米碳纤维而对比文件1是氮掺杂纳米碳纤维,细菌纤维素与水的比为1:5-30g/mL。基于上述区别特征,该权利要求实际解决的技术问题是如何提高电极性能以及如何简化制备工艺。对比文件2(CN105036131A,公开日为2015年11月11日)公开了一种纳米活性碳纤维的制备方法,对比文件2给出了将上述制备方法用于对比文件1中,对对比文件1的细菌纤维素进行活化得到前驱体的技术启示,在此基础上,碳化得到的即为氮掺杂活性纳米碳纤维。对比文件2公开了活化剂可以为磷酸或者二氧化碳,本领域技术人员可以在对比文件2的基础上,根据实际情况调整活化剂的浓度、活化剂与细菌纤维素的浓度比和细菌纤维素与水的浓度比以及活化剂的浸泡时间,其技术效果可以预期。因此权利要求1不具备创造性。从属权利要求2-40的附加技术特征或者被对比文件1公开、或者在对比文件2的基础上容易想到、或者为公知常识,因此权利要求2-40不具备创造性。基于同样的理由,在权利要求1-40不具备创造性的情况下,权利要求41-43也不具备创造性。
驳回决定所依据的文本为申请日2016年08月01日提交的说明书摘要、说明书第1-87段、摘要附图、说明书附图图1-4;2018年10月11日提交的权利要求第1-43项。
驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种原位含氮聚合物氮掺杂活性纳米碳纤维的制备方法,包括如下步骤:
(1)在细菌纤维素匀浆中通过氧化法原位合成含氮聚合物得到含氮聚合物包覆的细菌纤维素;所述细菌纤维素浆的制备方法为:将细菌纤维素加入水中制成细菌纤维素匀浆;所述细菌纤维素与水的比为1:5-30g/mL;
(2)用活化剂浸泡后分离含氮聚合物包覆的细菌纤维素,并冷冻干燥得到含氮聚合物/细菌纤维素前驱体;所述活化剂为磷酸、CO2中的一种或两种的混合;所述活化剂的浓度为0.5-3mol/L;所述活化剂:细菌纤维素为10-30mL/g;所述浸泡时间为2min以上;
(3)将含氮聚合物/细菌纤维素前驱体经碳化掺杂处理得到氮掺杂活性纳米碳纤维。
2. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述细菌纤维素为凝胶状细菌纤维素。
3. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述匀浆通过匀浆机进行。
4. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述细菌纤维素与水的比为1:10-20g/mL。
5. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述含氮聚合物为聚吡咯、聚苯胺、聚丙烯腈、三聚氰胺甲醛树脂中的一种或两种以上的混合。
6. 根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述原位合成含氮聚合物过程如下:向细菌纤维素浆中加入聚合物单体和氧化剂, 反应结束后分离,洗涤,得到含氮聚合物包覆的细菌纤维素。
7. 根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述原位合成含氮聚合物的具体过程为:(a)向细菌纤维素浆中加入聚合物单体,制得混合液;(b)将氧化剂溶液加入到所述混合液中反应;(c)反应结束后分离,洗涤,得到含氮聚合物包覆的细菌纤维素。
8. 根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述聚合物单体与细菌纤维素的质量比为1:1-15。
9. 根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述聚合单体与细菌纤维素的质量比为1:5。
10. 根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述氧化剂与聚合物单体的摩尔比为1:0.3-3。
11. 根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述氧化剂与聚合物单体的摩尔比为1:1。
12. 根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述氧化剂溶液的浓度为0.15-0.5M。
13. 根据权利要求12所述的制备方法,其特征在于,所述氧化剂溶液的浓度为0.27M。
14. 根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述氧化剂为过硫酸铵、过氧化氢、氯化铁、碘酸钾中的一种或两种以上的混合。
15. 根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤(a)中加入聚合物单体在搅拌下进行。
16. 根据权利要求15所述的制备方法,其特征在于,步骤(a)中加入聚合物单体搅拌0.5h以上。
17. 根据权利要求16所述的制备方法,其特征在于,步骤(a)中加入聚合物单体搅拌0.5-0.8h。
18. 根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤(b)中对氧化剂溶液和混合液进行冰水浴处理。
19. 根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤(b)中所述加入为滴加。
20. 根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,步骤(b)所述加入为先以0.5mL/s滴加20min,再以1mL/s继续滴加。
21. 根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤(b)所述反应的时间为5h以上。
22. 根据权利要求21所述的制备方法,其特征在于,步骤(b)所述反应的时间为7-15h。
23. 根据权利要求22所述的制备方法,其特征在于,步骤(b)所述反应的时间为9h。
24. 根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤(c)中所述分离通过过滤进行。
25. 根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤(c)所述洗涤用去离子水和/或乙醇进行。
26. 根据权利要求25所述的制备方法,其特征在于,步骤(c)所述洗涤依次用去离子水、乙醇进行。
27. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述活化剂的浓度为1mol/L。
28. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述活化剂:细菌纤 维素为20mL/g。
29. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述浸泡的时间为7-15min。
30. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述分离通过过滤进行。
31. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述碳化掺杂处理在管式炉中在惰性气体保护下进行。
32. 根据权利要求31所述的制备方法,其特征在于,所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的一种或两种以上的混合。
33. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述碳化掺杂处理通过程序升温进行。
34. 根据权利要求33所述的制备方法,其特征在于,所述程序升温过程为,在惰性气体保护下,从室温程序升温至碳化温度。
35. 根据权利要求34所述的制备方法,其特征在于,所述碳化温度为700-900℃。
36. 根据权利要求35所述的制备方法,其特征在于,所述碳化温度为800℃。
37. 根据权利要求33所述的制备方法,其特征在于,所述程序升温的速率为0.1-10℃/min。
38. 根据权利要求37所述的制备方法,其特征在于,所述程序升温的速率为0.3-5℃/min。
39. 根据权利要求33所述的制备方法,其特征在于,所述程序升温过程为:室温-50℃通入惰性气体6h;继续通入惰性气体的同时以1-5℃/min的速率升温至270℃;以0.2-1℃/min的速率从270℃升温至390℃;以3-4℃/min的速率从 390℃升温至800℃,在800℃恒温2h;最后降至室温。
40. 根据权利要求39所述的制备方法,其特征在于,所述程序升温过程为:50℃通入惰性气体6h;继续通入惰性气体的同时以3℃/min的速率从50℃升温至270℃;以0.3℃/min的速率从270℃升温至390℃;以4℃/min的速率从390℃升温至800℃,在800℃恒温2h;最后降至室温。
41. 一种权利要求1-40任一项所述方法制备的氮掺杂活性纳米碳纤维。
42. 一种权利要求41所述的氮掺杂活性纳米碳纤维在制备电容器。
43. 一种权利要求41所述的氮掺杂活性纳米碳纤维在超级电容器的电极材料中的用途。”
申请人(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2019年03月21日向国家知识产权局提出了复审请求,同时修改了权利要求书,在权利要求1中加入原权利要求6、7、10的附加技术特征以及原权利要求14中的“所述氧化剂为过硫酸铵”。复审请求人认为:1)对比文件1、2的发明目的不同,没有结合启示;2)本申请的首次放电比电容以及循环5000次后的比电容和保持率都远远高于对比文件1和2;3)氧化剂采用过硫酸铵和活化剂采用磷酸、二氧化碳不是公知常识。复审请求时新修改的独立权利要求1如下:
“1. 一种原位含氮聚合物氮掺杂活性纳米碳纤维的制备方法,包括如下步骤:
(1)在细菌纤维素匀浆中通过氧化法原位合成含氮聚合物得到含氮聚合物包覆的细菌纤维素;所述细菌纤维素浆的制备方法为:将细菌纤维素加入水中制成细菌纤维素匀浆;所述细菌纤维素与水的比为1:5-30g/mL;
(2)用活化剂浸泡后分离含氮聚合物包覆的细菌纤维素,并冷冻干燥得到含氮聚合物/细菌纤维素前驱体;所述活化剂为磷酸、CO2中的一种或两种的混合;所述活化剂的浓度为0.5-3mol/L;所述活化剂:细菌纤维素为10-30mL/g;所述浸泡时间为2min以上;
(3)将含氮聚合物/细菌纤维素前驱体经碳化掺杂处理得到氮掺杂活性纳米碳纤维;
步骤(1)中所述原位合成含氮聚合物过程如下:向细菌纤维素浆中加入聚合物单体和氧化剂, 反应结束后分离,洗涤,得到含氮聚合物包覆的细菌纤维素;
步骤(1)中所述原位合成含氮聚合物的具体过程为:(a)向细菌纤维素浆中加入聚合物单体,制得混合液;(b)将氧化剂溶液加入到所述混合液中反应;(c)反应结束后分离,洗涤,得到含氮聚合物包覆的细菌纤维素;
所述氧化剂与聚合物单体的摩尔比为1:0.3-3;
所述氧化剂为过硫酸铵。”
经形式审查合格,国家知识产权局于2019年04月22日依法受理了该复审请求,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为:1)对于结合启示,本申请与对比文件1的区别主要在于:用活化剂浸泡含氮细菌纤维素,冷冻干燥得到前驱体后再碳化。基于该区别,本申请实际解决的技术问题是如何提高电极材料的电容性能。对比文件2公开了一步制备纳米活性碳纤维的方法,用活化剂浸泡细菌纤维素,冷冻干燥得到前驱体后再碳化,该方法简单节能,所得活性碳纤维用做超级电容器的电极材料具有很好的电容特性。对比文件2公开了对细菌纤维素进行活化碳化得到纳米活性碳纤维,本领域技术人员有动机将对比文件2结合到对比文件1中,对对比文件1中的碳纤维进行活化以提高电极材料的电容性能。2)对于技术效果,在对比文件1结合对比文件2的基础上,本领域技术人员可以预期比电容值会分别高于对比文件1和对比文件2。3)对于氧化剂和活化剂,本申请说明书[0022]段记载有“氧化剂为过硫酸铵、过氧化氢、氯化铁、碘酸钾中的一种或两种以上的混合”,说明书[0030]段中记载“活化剂为磷酸、CO2、KOH中的一种或两种以上的混合”,也就是说,过硫酸铵与氯化铁是氧化剂类型的并列选择,磷酸、CO2与氢氧化钾是活化剂类型的并列选择,本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的氧化剂和活化剂;而且本申请说明书中并未记载采用过硫酸铵氧化剂和磷酸、二氧化碳活化剂的技术效果优于其他类型的氧化剂和活化剂,实验数据也并未表明该技术效果;另外,采用过硫酸铵作为氧化剂进行原位聚合以及采用磷酸、CO2作为活化剂对碳纤维进行活化是本领域的公知常识(参见《导电聚苯胺基复合阳极材料的制备》,黄惠,“原位聚合法”,冶金工业出版社,第8-9页,2016年1月;《高技术纤维概论》,西鹏,“活性碳纤维的生产工艺”,中国纺织出版社,第55页,2015年12月),因而坚持原驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2018 年08月14日向复审请求人发出复审通知书,指出:权利要求1-39不符合专利法第22条第3款的规定,并指出:1)在超级电容器领域,纳米活性碳纤维的电化学性能优于纳米碳纤维,对比文件1公开了细菌纤维素匀浆中通过氧化法原位合成含氮聚合物得到含氮聚合物包覆的细菌纤维素,并通过冷冻干燥后高温碳化得到氮掺杂纳米碳纤维;对比文件2公开了细菌纤维素浸泡活化剂,并通过冷冻干燥后高温碳化得到纳米活性碳纤维,因此本领域技术人员为了简化步骤容易想到将含氮聚合物包覆的细菌纤维素浸泡活化剂,并通过冷冻干燥后高温碳化得到氮掺杂纳米活性碳纤维。2)对于技术效果,在超级电容器领域,纳米活性碳纤维的电化学性能优于纳米碳纤维,氮掺杂的纳米碳纤维的电化学性能优于纳米碳纤维,在对比文件1结合对比文件2的基础上得到的含氮掺杂的活性纳米碳纤维,本领域技术人员可以预期其比电容值会分别高于对比文件1的氮掺杂的纳米碳纤维和对比文件2的纳米活性碳纤维。3)对比文件2的背景技术公开了活性碳纳米纤维的制备方法主要有物理活化与化学活化,物理活化法通常使用二氧化碳、水蒸气、超临界水等氧化性气体为活化剂,化学活化法常用的活化剂主要为氢氧化钾、氯化锌、磷酸等;采用过硫酸铵作为氧化剂进行原位聚合是本领域的公知常识(参见《导电聚苯胺基复合阳极材料的制备》,黄惠,“原位聚合法”,冶金工业出版社,第8-9页,2016年1月)。
复审请求人于2019 年09 月16 日提交了意见陈述书,但未修改申请文件。复审请求人重申了一遍提交复审请求的意见,并依然认为:1)对比文件1和对比文件2的技术目的不同,两者的结合不容易想到,没有结合启示;2)技术效果不能预期,技术效果的好坏不是由纳米活性碳纤维一个因素决定的;3)活化剂磷酸,二氧化碳不是活性碳纳米纤维常用的活化剂。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在答复复审通知书时没有提交修改的申请文件,因此本复审请求审查决定依据的文本与复审通知书的文本相同,为:2019年03月21日提交的权利要求第1-39项、申请日2016年08月01日提交的说明书第1-87段、说明书附图图1-4、说明书摘要和摘要附图。
具体理由的阐述
专利法第22条第3款规定,创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
虽然权利要求所要求保护的技术方案相对于作为最接近的现有技术的对比文件存在区别技术特征,但该区别技术特征的一部分在其它对比文件的启示下容易想到,该区别技术特征的另一部分是本领域的公知常识,则将两篇对比文件以及本领域的公知常识结合从而得到该权利要求请求保护的技术方案是显而易见的,该权利要求不具备创造性。
在本复审请求审查决定中引用复审通知书和原审查部门在驳回决定中所引用的对比文件1、2作为现有技术
即:
对比文件1:“基于细菌纤维素合成高性能电极材料及其电化学储能的研究”,余文丹,《中国优秀硕士学位论文全文数据库(电子期刊)工程科技II辑》,公开日为2015年12月31日;
对比文件2:CN105036131A,公开日为2015年11月11日。
1)权利要求1不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求1要求保护一种原位含氮聚合物氮掺杂活性纳米碳纤维的制备方法,对比文件1公开了一种氮掺杂碳纳米纤维的制备方法,并具体公开了(参见第三章3.2节实验部分)其包括:将在去离子水中泡至PH=7的BC(相当于将细菌纤维素加入水中)切成小块状,将一定量的BC加入到含0.1M吡咯(相当于聚合物单体)的500mL烧杯中,搅拌40min,随后将含有34mmol的HCL和2.3gFeCl3(相当于氧化剂)的50mL混合液逐滴滴入上述溶液中,并且维持在0-5℃搅拌2.5h,溶液从开始的乳白色逐渐变成黑色(相当于步骤(1)在细菌纤维素匀浆中通过氧化法原位合成含氮聚合物得到含氮聚合物包覆的细菌纤维素),得到的样品分别用1M HCL和水洗后,再置于冰箱冷冻24h,随后冷冻干燥24h(相当于步骤(2)分离含氮聚合物包覆的细菌纤维素,并冷冻干燥得到含氮聚合物/细菌纤维素前驱体),将所得样品放入管式炉中,在N2保护的条件下,以1.5℃/min的速率升温至350℃恒温1h,再以3℃min的速率升温至800℃恒温1h后,最后以5℃/min的速率降温至室温(相当于步骤(3)将含氮聚合物/细菌纤维素前驱体经碳化掺杂处理得到氮掺杂纳米碳纤维)。
可见权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于:1)将细菌纤维素加入水中制成细菌纤维素匀浆;所述细菌纤维素与水的比为1∶5-30g/mL,向细菌纤维素浆中加入聚合物单体,所述氧化剂与聚合物单体的摩尔比为1∶0.3-3;所述氧化剂为过硫酸铵;2)用活化剂浸泡后分离含氮聚合物包覆的细菌纤维素,所述活化剂为磷酸、CO2中的一种或两种的混合;所述活化剂的浓度为0.5-3mol/L;所述活化剂:细菌纤维素为10-30mL/g;所述浸泡时间为2min以上;本申请要求保护的是氮掺杂活性纳米碳纤维,而对比文件1公开的是氮掺杂纳米碳纤维。
基于区别技术特征1),本申请实际要解决的技术问题是调控反应物的添加顺序以及各反应物的比例并选择合适的氧化剂。对比文件1公开的是将细菌纤维加入到吡咯中,本领域技术人员根据需要将聚合物单体加入到细菌纤维素浆中不需要付出创造性的劳动。而水是常用的溶剂,过硫酸铵是本领域聚合物单体聚合常用的氧化剂,本领域技术人员根据需要控制细菌纤维素与水的比例以及氧化剂与聚合物单体的摩尔比不需要付出创造性的劳动。
基于区别技术特征2),本申请实际要解决的技术问题是提高碳纳米管性能。对比文件2公开了一种纳米活性碳纤维的制备方法,并具体公开了以下技术特征(参见说明书[0002]-[0009]段):一、将细菌纤维素浸泡在去离子水中超声洗涤,然后用液氮冷冻后进行冷冻干燥15-30h,获得备用细菌纤维素;二、将备用细菌纤维素浸泡在氢氧化钾水溶液中,吸收至饱和,获得氢氧化钾/细菌纤维素(相当于用活化剂浸泡细菌纤维素);三、将氢氧化钾/细菌纤维素再用液氮冷冻后进行冷冻干燥40h制得氢氧化钾/细菌纤维素前驱体;四、将氢氧化钾/细菌纤维素前驱体置于管式炉中进行高温热解,即得纳米活性碳纤维;本发明利用氢氧化钾/细菌纤维素作为前驱体,一步制备纳米活性碳纤维;氢氧化钾是根据碱碳比1:(30-100)的比例进行配制的;活性碳纳米纤维的制备方法主要有物理活化与化学活化,物理活化法通常使用二氧化碳、水蒸气、超临界水等氧化性气体为活化剂,化学活化法常用的活化剂主要为氢氧化钾、氯化锌、磷酸等。在超级电容器领域,纳米活性碳纤维的电化学性能优于纳米碳纤维,由于对比文件1公开了细菌纤维素匀浆中通过氧化法原位合成含氮聚合物得到含氮聚合物包覆的细菌纤维素,并通过冷冻干燥后高温碳化得到氮掺杂纳米碳纤维;对比文件2公开了细菌纤维素浸泡活化剂,并通过冷冻干燥后高温碳化得到纳米活性碳纤维,因此本领域技术人员为了简化步骤容易想到将含氮聚合物包覆的细菌纤维素浸泡活化剂,并通过冷冻干燥后高温碳化得到氮掺杂纳米活性碳纤维。本领域技术人员根据需要控制活化剂、细菌纤维素的溶度以及浸泡时间不需要付出创造性的劳动。
因此在对比文件1的基础上结合对比文件2以及公知常识得到权利要求1所要保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的,因此权利要求1不具备突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备创造性。
2)权利要求2-36不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求2-5对权利要求1做出进一步限定。含氮聚合物为聚吡咯已被对比文件1公开(参见第三章3.2节实验部分)。聚苯胺、聚丙烯腈、三聚氰胺甲醛树脂均是本领域常见的含氮聚合物,采用上述材料或其混合代替对比文件1中的聚吡咯属于本领域的常规替换。本领域技术人员可以根据实际要求调整细菌纤维素和水的比例使得细菌纤维素的浓度适宜。采用凝胶状细菌纤维素以及通过匀浆机对细菌纤维素进行匀浆是本领域的常规技术手段。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该权利要求2-5也不具备创造性。
对比文件1公开了(参见第三章3.2节实验部分):随后将含有34mmol的HCL和2.3gFeCl3的50mL混合液逐滴滴入上述溶液中(氧化剂氯化铁溶液的浓度=2.3/162.5/0.05=0.283M,落在本申请0.15-0.5M的范围内)。可见对比文件1公开了权利要求9的附加技术特征。本领域技术人员可以根据实际掺杂要求调整聚合物单体和细菌纤维素的质量比以及氧化剂与聚合物单体的摩尔比,并在对比文件1公开的范围附近调整氧化剂溶液的浓度,其技术效果可以预期。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该权利要求6-10也不具备创造性。
对比文件1公开了(参见第三章3.2节实验部分):将一定量的BC加入到含0.1M吡咯的500mL烧杯中,搅拌40min(相当于步骤(a)中加入聚合物单体在搅拌下进行,搅拌时间落入0.5h以上和0.5-0.8h的范围内);随后将含有34mmol的HCL和2.3gFeCl3的50mL混合液逐滴滴入上述溶液中,并且维持在0-5℃搅拌2.5h(相当于步骤(b)中加入为滴加);得到的样品分别用1M HCL和水洗后,再置于冰箱冷冻24h,随后冷冻干燥24h(相当于步骤(c)中洗涤用水)。在对比文件1公开了混合液维持在0-5℃搅拌2.5h的基础上,本领域技术人员容易想到采用冰水浴处理并根据实际反应情况调整滴加的速度和反应时间,其技术效果可以预期。通过过滤的方式将含氮聚合物包覆的细菌纤维素从混合液中分离出来以及依次采用去离子水和乙醇进行洗涤是本领域的常规技术手段。对比文件2公开了(参见说明书[0021]、[0029]段):将备用细菌纤维素浸泡在氢氧化钾水溶液中,吸收至饱和;氢氧化钾是根据碱碳比1:(30-100)的比例进行配制的。本领域技术人员可以在对比文件2的基础上,根据实际情况调整活化剂浓度、细菌纤维素的浓度和活化剂与细菌纤维素浓度比以及浸泡时间,其技术效果可以预期。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该权利要求11-26也不具备创造性。
对比文件1公开了(参见第三章3.2节实验部分):将所得样品放入管式炉中,在N2保护的条件下,以1.5℃/min的速率升温至350℃恒温1h,再以3℃min的速率升温至800℃恒温1h后,最后以5℃/min的速率降温至室温(相当于步骤(3)中碳化掺杂处理在管式炉中在惰性气体保护下进行,惰性气体为氮气,碳化处理过程通过程序升温进行,程序升温过程为在惰性气体保护下从室温程序升温至碳化温度)。惰性气体为氩气已经被对比文件2公开(参见说明书[0034]段)。氦气、氖气均是本领域常用的惰性气体,采用上述气体或其混合代替对比文件1中的N2和对比文件2中的氩气属于本领域的常规选择。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该权利要求27-34也不具备创造性。
对比文件2公开了(参见说明书[0034]段):高温热解的方法为将前驱体置于瓷舟中,然后放入管式炉,向管式炉中通入氩气或氮气3-8小时,并将氩气或氮气作为保护气,然后将管式炉以2-4℃/min(落入1-5℃/min、0.1-10℃/min和0.3-5℃/min的范围内)的速率升温至270℃,再以0.3-0.5℃/min(落入0.2-1℃/min、0.1-10℃/min和0.3-5℃/min的范围内)的速率升温至390℃,然后以2-4℃/min(落入3-4℃/min、0.1-10℃/min和0.3-5℃/min的范围内)的速率升温至700-1100℃(与700-900℃的范围有一个端点重叠),保持2-4h(与2h有一个端点重叠),再以3-5℃/min的速率降温至400℃,最后再自然冷却至室温。本领域技术人员可以根据实际情况在对比文件2公开的范围内或范围附近进行参数的调整,其技术效果可以预期。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该权利要求35-36也不具备创造性。
3)权利要求37-39不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求37请求保护一种如权利要求1-36任一项方法制备的氮掺杂活性纳米纤维,其制备方法不具备创造性,对制备方法的评述参见对权利要求1-36的评述。在对比文件1和对比文件2的基础上制备得到的即为氮掺杂活性纳米纤维。由此可知,在对比文件1 的基础上结合对比文件2以及本领域的公知常识得出该权利要求要求保护的技术方案,对本领域技术人员来说是显而易见的。因此该权利要求要求保护的该技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备创造性。
权利要求38请求保护一种如权利要求37的氮掺杂活性纳米纤维在制备电容器,其中氮掺杂活性纳米纤维不具备创造性,对氮掺杂活性纳米纤维的评述参见对权利要求37的评述。对比文件1还公开了(参见第三章3.1引言):本文以细菌纤维素为基底,成功将聚吡咯负载到BC的纤维上,同时也对其组装的对称超级电容器进行循环伏安和恒电流充放电等详细测试。由此可知,在对比文件1 的基础上结合对比文件2以及本领域的公知常识得出该权利要求要求保护的技术方案,对本领域技术人员来说是显而易见的。因此该权利要求要求保护的该技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备创造性。
权利要求39请求保护一种如权利要求37的氮掺杂活性纳米纤维在制备超级电容器电极材料中的用途,其中氮掺杂活性纳米纤维不具备创造性,对氮掺杂活性纳米纤维的评述参见对权利要求37的评述。对比文件1还公开了(参见第三章3.1引言):本文以细菌纤维素为基底,成功将聚吡咯负载到BC的纤维上,同时也对其组装的对称超级电容器进行循环伏安和恒电流充放电等详细测试。由此可知,在对比文件1 的基础上结合对比文件2以及本领域的公知常识得出该权利要求要求保护的技术方案,对本领域技术人员来说是显而易见的。因此该权利要求要求保护的该技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备创造性。
对复审请求人相关意见的评述
合议组认为:
1)在超级电容器领域,纳米活性碳纤维的电化学性能优于纳米碳纤维,对比文件1公开了细菌纤维素匀浆中通过氧化法原位合成含氮聚合物得到含氮聚合物包覆的细菌纤维素,并通过冷冻干燥后高温碳化得到氮掺杂纳米碳纤维;对比文件2公开了细菌纤维素浸泡活化剂,并通过冷冻干燥后高温碳化得到纳米活性碳纤维,因此本领域技术人员为了简化步骤容易想到将含氮聚合物包覆的细菌纤维素浸泡活化剂,并通过冷冻干燥后高温碳化得到氮掺杂纳米活性碳纤维。
2)对于技术效果,在超级电容器领域,纳米活性碳纤维的电化学性能优于纳米碳纤维,氮掺杂的纳米碳纤维的电化学性能优于纳米碳纤维,在对比文件1结合对比文件2的基础上得到的含氮掺杂的活性纳米碳纤维,本领域技术人员可以预期其比电容值会分别高于对比文件1的氮掺杂的纳米碳纤维和对比文件2的纳米活性碳纤维。
3)对比文件2的背景技术公开了活性碳纳米纤维的制备方法主要有物理活化与化学活化,物理活化法通常使用二氧化碳、水蒸气、超临界水等氧化性气体为活化剂,化学活化法常用的活化剂主要为氢氧化钾、氯化锌、磷酸等。
基于上述理由,合议组依法作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年12月05日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。


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