[發明專利]一種多孔碳材料的制備方法

無效

• 申請號: 201410190621.0
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN103950917A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 嚴乙銘;楊志宇;金林劍;陸國乾
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 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

本發明涉及一種多孔碳材料的制備方法，屬于節能環保技術領域。

背景技術

多孔碳材料是指具有不同孔結構的碳材料，其孔徑大小可以根據實際應用的要求進行調控。多孔碳材料的孔徑范圍較廣，從納米級微孔到微米級大孔。多孔碳材料兼有孔結構的大比表面積，可控的孔道結構和孔徑可調的特點和碳材料的化學穩定性好，導電性好和廉價等優點。獨特的結構和優異的化學性能使多孔碳材料可以在氣體分離，水的凈化，色譜分析，催化，光催化等諸多領域得到廣泛應用。

多孔碳材料的性能主要取決于其比表面積和孔結構。目前，多孔碳材料常用的制備方法有活化法和模板法。其中，活化法的造孔效率較低，而且在造孔的過程中還會損失一部分碳材料。相反，模板法則可以利用模板有效地控制碳材料的孔結構，從而制備出孔徑可調的碳材料。模板法又分為兩種：軟模板法和硬模板法。其中，軟模板法采用的模板主要是表面活性劑，而大量表面活性劑的使用則會對環境造成污染。硬模板法雖然不會造成對環境的污染，但硬模板的制備相對復雜，而且有些硬模板價格昂貴，且制備工藝較為復雜。所以，選擇一種合適的方法制備多孔碳材料顯得尤為重要。

發明內容

本發明目的是為了解決現有制備多孔碳材料的過程中容易出現堆疊的問題，提供一種多孔碳材料的制備方法。

本發明目的是通過下述技術方案實現的。

一種多孔碳材料的制備方法，具體步驟如下：

步驟一、將多孔聚合物浸入到碳材料的分散液中，待碳材料在多孔聚合物上吸附飽和，取出，烘干，如此多次反復，直至得到飽和了碳材料的多孔聚合物基體；

步驟二、將步驟一所得的多孔聚合物基體在惰性氣氛下高溫煅燒，即得到多孔碳材料；

所述的多孔聚合物為：聚氨酯，聚乙烯，纖維素等所有可以在高溫下分解的聚合物。

所述的碳材料為：石墨烯，碳納米管，炭黑，石墨,碳纖維，碳納米帶。

步驟二所述高溫為400～1500℃。

有益效果

1、本發明的一種多孔碳材料的制備方法，因為聚合物的骨架結構避免了碳材料的團聚，該方法較好地解決了碳材料在制備過程中容易堆疊的問題，使碳材料在超級電容器和電容除鹽應用中可以更充分地被利用。

2、本發明的一種多孔碳材料的制備方法，因為聚合物的骨架結構可以起到模板作用，該方法制備的碳材料具有多孔結構，且孔徑結構可以由多孔聚合物調節。

附圖說明

圖1為采用聚氨酯為模板制備的石墨烯的掃描電鏡圖

圖2為沒有采用任何模板制備的石墨烯的掃描電鏡圖

圖3為采用聚氨酯為模板制備的石墨烯的氮氣吸附-脫附曲線

圖4為沒有采用任何模板制備的石墨烯的氮氣吸附-脫附曲線

圖5為采用聚氨酯為模板制備的石墨烯的孔徑分布圖

圖6為沒有采用任何模板制備的石墨烯的孔徑分布圖

圖7為采用聚氨酯為模板制備的石墨烯的大孔孔徑分布圖

圖8為采用聚氨酯為模板制備的石墨烯在1.5MNaCl溶液中掃速從10mV/s到200mV/s的循環伏安曲線

圖9為沒有采用任何模板制備的石墨烯在1.5MNaCl溶液中掃速從10mV/s到200mV/s的循環伏安曲線

圖10為采用聚氨酯為模板制備的石墨烯在6MKOH溶液中掃速從10mV/s到200mV/s的循環伏安曲線

圖11為沒有采用任何模板制備的石墨烯在6MKOH溶液中掃速從10mV/s到200mV/s的循環伏安曲線

圖12為采用聚氨酯為模板和沒有采用模板制備的石墨烯的除鹽曲線

圖13為采用聚氨酯為模板和沒有采用模板制備的石墨烯的除鹽循環過程曲線

圖14為采用聚乙烯為模板制備的炭黑的掃描電鏡圖

圖15為采用聚乙烯為模板制備的炭黑在6MKOH溶液中掃速為5mV/s的循環伏安曲線

圖16為采用纖維素為模板制備的碳納米管的掃描電鏡圖

圖17為采用纖維素為模板制備的碳納米管在6MKOH溶液中掃速為5mV/s的循環伏安曲線

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明。

實施例1

把洗干凈的聚氨酯浸入到氧化石墨烯的分散液中，待氧化石墨烯在聚氨酯上吸附飽和，取出，烘干，再次浸入，取出，烘干，如此多次反復，最終得到飽和了氧化石墨烯的聚氨酯基體。將聚氨酯基體放入管式爐中在氬氣氣氛條件下900℃煅燒2h得到多孔石墨烯材料(下面標記為A)。