[發明專利]一種三維雙連續的多孔碳基過渡金屬多孔材料

有效

• 申請號: 201810148050.2
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108465815B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 陳東進
• 申請（專利權）人: 臺州知管通科技有限公司
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;B22F3/18;B22F3/24
• 代理公司: 藍天知識產權代理(浙江)有限公司 33229
• 代理人: 劉穎

本發明提供一種三維雙連續的多孔碳基過渡金屬多孔材料及其制備方法，該多孔材料包括多孔碳和三維雙連續的過渡金屬多孔材料，制備方法為：將鋅粉酸洗去除氧化膜后，經球磨機細磨和篩分，洗凈烘干，得到微毫米級鋅粉；將鋅粉與過渡金屬粉末混合研磨得到含鋅的過渡金屬合金粉末，將含鋅的過渡金屬合金粉末層的中間鋪一層多孔碳粉末，在室溫條件下用液壓機進行軋制，得到片層的含多孔碳插嵌的過渡金屬/鋅合金；將片層的含多孔碳插嵌的過渡金屬/鋅合金置于真空加熱系統中，高溫加熱使鋅蒸發，得到三維雙連續的多孔碳基過渡金屬多孔材料。本發明采用和室溫軋制和真空加熱控制孔洞的孔徑和分布，具有大的比表面積和高的熱導率和電導率，適用范圍廣泛。

技術領域

本發明屬于紡織復合材料領域，具體涉及一種三維雙連續的多孔碳基過渡金屬多孔材料及其制備方法。

背景技術

復合材料是將兩種或兩種以上不同品質的材料通過成型和制造方法復合形形成的高性能材料，目前增強復合材料的方式有顆粒增強、晶須增強、梁旭長纖維增強、片狀增強和三維增強，其中三維增強是在復合材料的軸向和橫向進行均勻增強制備得到三維雙連續結構的復合材料。三維雙連續結構是在復合材料中高溫連續相形成一個牢固堅強的連續骨架結構,低溫組元在材料中也形成另一個連續結構,將具有高的熔點、高的強度和高的耐蝕性能的一相，與具有良好的韌性、低的熔點良好的傳導性的另一項均質復合,在三維方向上互相噬合在一起,組成一個致密的三維雙連續結構，有效地復合兩種性能差異大的連續相的優良性能。

目前，制備三維連續結構的方法有電化學、液態金屬脫合金法等。中國專利CN104630538B公開的一種多組元納米多孔鈀基合金及其制備方法，將鋁粉、銅粉、鈀粉和Ta/Nb/Mo/W/Ti粉混合均勻后，在球磨機中進行機械合金化處理，然后先后經乙醇和水沖洗后，經硝酸溶液處理得到脫合金化處理，最后水洗至中性后，于水中粉碎，干燥，得到多組元納米多孔鈀合金。該制備方法簡單，通過簡單的機械合金化和脫合金化處理，選擇性除去合金粉末中部分的鋁、銅等元素，制得尺寸較小的多組元納米多孔結構鈀合金，該合金具有三維雙連續納米多孔結構，各元素分布均勻，合金化程度好，穩定性和催化活性高，作為染料電池陰極催化劑性能好，便于工業化大生產。中國專利CN 106517133A公開的摻氮三維雙連續多孔結構超薄炭層及其制備方法和應用，將洗凈干燥的蝦殼與含尿素、三聚氰胺、吡咯中的一種或者幾種組成的氮源混合，于去離子水中加熱攪拌混合至水分完全蒸發，研磨至粉末狀后，在惰性氣體的保護下低溫熱解，再置于堿性物質中研磨混合均勻，再于惰性氣體氛圍中高溫熱解，最后經酸洗、水洗和干燥制備得到摻氮三維雙連續多孔結構超薄炭層，該方法制備的摻氮三維雙連續多孔結構超薄炭層主要用于超級電容器、二次電池和氣體吸附。由上述現有技術可知，目前電化學和液態金屬脫合金法只適用于少量的合金，且材料的孔徑可操控性小，且容易造成化學污染，因此需要尋找環境友好的合成方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種三維雙連續的多孔碳基過渡金屬多孔材料及其制備方法，本發明以微毫米級鋅粉、過渡金屬粉末和多孔碳作為原料，將微毫米級鋅粉和過渡金屬粉末研磨混合后鋪設粉末層，將粉末層之間加嵌一層多孔碳層，在室溫軋制和真空加熱處理，將多孔碳嵌入到三維雙連續過渡金屬多孔結構中，制備得到大的比表面積和高的熱導率和電導率的多孔材料，可作為催化劑、能量存儲和轉化劑用于紡織助劑的制備以及紡織智能整理中，賦予紡織品多功能性能。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種三維雙連續的多孔碳基過渡金屬多孔材料，所述三維雙連續的多孔碳基過渡金屬多孔材料包括多孔碳和三維雙連續的過渡金屬多孔材料，所述過渡金屬為鉻、鈷、鈀、鉑或者鈦中的一種或者幾種，所述多孔碳包括活性碳、膨脹石墨或者碳分子篩的一種或者幾種。

作為上述技術方案的優選，所述三維雙連續的多孔碳基過渡金屬多孔材料經球磨軋制和真空加熱制備得到。

本發明還提供一種三維雙連續的多孔碳基過渡金屬多孔材料的制備方法，包括以下步驟：