[發明專利]一種非晶泡沫炭及其制備工藝

在審

• 申請號: 201210475305.9
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN103449398A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 蔡安輝;郝裴;劉純;朱振中;李曉威
• 申請（專利權）人: 湖南理工學院
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種非晶泡沫炭及其制備工藝。?

背景技術

[0002]?泡沫炭是一種多孔網絡結構的輕質材料，其以獨特的微觀結構，較大的比表面積，較高的孔隙率，密度低、優良的吸附性和催化性，無毒性及好的耐腐蝕性等一系列優良的物理化學性能，在電池電極、超容電容器、儲能材料、隱身材料、催化劑載體、技術分離、生物技術以及航空航天等領域中均有廣泛的應用前景。泡沫炭的性能取決于孔的開閉性、尺寸和均勻性，在某種特殊的環境下，如選擇性吸附、菌種選擇性培育、選擇性催化和選擇性吸波等領域，因此能否制備出不同尺寸的孔相互鑲嵌的泡沫炭成為其在選擇性需求領域應用的前提并具有重要的意義。另外，非晶態材料由于其結構的無序，其物理化學性能均優于相應的晶態材料，因此，非晶泡沫炭的制備對進一步提高泡沫炭的物理化學性能具有重要的意義。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種非晶泡沫炭及其制備工藝。?

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：一種非晶泡沫炭，其特征在于：非晶泡沫炭是由乳液法制備的O/W乳液經過固化的前驅體碳化而成，O/W乳液是水相和油相在常壓下經乳化后而形成。?

上述非晶泡沫炭的制備工藝，包括如下步驟:?將間苯二酚和甲醛按1：1.5的摩爾比混合，加入80克去離子水，用玻璃棒攪拌至間苯二酚全部溶解獲得水相；將斯盤80和吐溫80按照質量比為3：2進行配制成乳化劑；按質量百分比為14：5：1的水相、液體石蠟和乳化劑置于40℃的恒溫水浴鍋中用電力攪拌器在2000轉/分的條件下攪拌40分鐘，獲得乳狀液；O/W乳狀液的檢驗：取部分乳狀液置于燒杯中，往其中滴加亮藍，若乳狀液變藍，表明所獲的乳狀液為O/W乳狀液；向O/W乳液中加入氫氧化鈉溶液作為催化劑，使間苯二酚和甲醛發生聚合反應，整個乳液逐漸固化而成泡沫炭前驅體；⑥用丙酮浸泡所得固化產物，再以去離子水反復浸泡洗滌數次，然后在70℃的電阻爐中保溫干燥2天，進一步干燥泡沫炭前驅體；⑦將干燥后的炭泡沫前驅體置于高溫節能管式爐中，在氮氣保護下進行炭化獲得泡沫炭。?

本發明制成的產品分別用X射線衍射儀（XRD）檢測材料的結構、用差熱掃描量熱計（DSC）測量材料的相變溫度、用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察材料的孔結構及其尺寸。?

本發明非晶泡沫炭具有非晶態結構（如圖3和圖4所示）、大孔和小孔相間的三維開孔連通孔結構（如圖1和圖2所示），具有設備簡單、成本低且易于工業化生產的優點。該泡沫炭小孔與大孔相間，不僅可應用于普通需求而且可應用于選擇性需求的領域。?

附圖說明

圖1?泡沫炭橫截面的SEM全貌圖?

圖2?泡沫炭橫截面的SEM放大圖

圖3?泡沫炭的XRD圖譜

圖4?泡沫炭的DSC曲線

具體實施方式

下面根據具體實施例對本發明作進一步說明：?

實施例

用天平稱取甲醛20.35g和間苯二酚19.65g，放入燒杯中，然后加入80g去離子水并用玻璃棒攪拌直至間苯二酚全部溶解獲得水相；斯盤80與吐溫80按照質量百分比為3：2混合配制乳化劑；稱取42.86g液體石蠟和8.57g乳化劑加入三口瓶中，置于40℃的恒溫水浴中，低速攪拌使其混合均勻，邊攪拌邊往三口瓶中滴加水相，滴加結束后，攪拌器以2000rpm的速度攪拌40min獲得O/W乳狀液；向O/W乳狀液體系中加入1.71g濃度為40%的氫氧化鈉使間苯二酚和甲醛發生聚合反應而逐漸固化。用丙酮浸泡所得固化產物，再以去離子水反復浸泡洗滌數次，然后在70℃的電阻爐中干燥2天。最后將干燥后的炭泡沫前驅體置于高溫節能管式爐中，在氮氣保護下以20℃/min以由室溫加熱到350℃，恒溫30min，再以1℃/min加熱到850℃，最后隨爐冷卻至室溫得到泡沫炭樣品。?

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