[發明專利]一種泡沫碳的制備方法

在審

• 申請號: 201811537885.3
• 申請日: 2018-12-15
• 公開（公告）號: CN109553416A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 穆松林;穆欣顰;杜軍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C04B35/52
• 分類號: C04B35/52;C04B38/02;C04B35/83;C04B35/80
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種泡沫碳制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)制作面團：造孔劑均勻分散在水中，將碳源粉體加入含造孔劑的水中，攪拌成面團；(2)發泡定型：將面團壓制成型，然后放入加熱爐中，升溫至90-120℃，保溫20-40min，使面團發泡定型；(3)預處理：將爐溫升至180-350℃，對定型的面團進行預處理，處理時間10-120min，排出面團中水分；(4)碳化燒結：將步驟(3)預處理后的面團移入高溫爐，在真空條件、氮氣或惰性氣體保護下，升溫至1000-2000℃，對面團進行碳化處理，處理時間為1-60min，然后在真空、氮氣或惰性氣體保護下冷卻，制得所述泡沫碳。

2.根據權利要求1所述泡沫碳制備方法，其特征在于，所述碳源粉體是面粉、玉米粉、糯米粉或米粉中的一種或兩種以上；造孔劑的量為1-200g/千克碳源粉體，所述造孔劑為生物菌類造孔劑、有機物造孔劑或無機化合物造孔劑中任意一種或兩種以上，且當造孔劑中含有生物菌類造孔劑或有機物造孔劑時，攪拌成面團前，溫度控制在0-38℃，成面團后于40-42℃條件下靜置發酵0.5-3小時。

3.根據權利要求2所述泡沫碳制備方法，其特征在于，所述生物菌類造孔劑為酵母、酸奶的一種或兩種以上；所述有機物造孔劑為白糖、蜂蜜、牛奶、酒精或白酒中的一種或兩種以上；所述無機物造孔劑為碳酸鈉、碳酸鈣、碳酸氫鈉、碳酸氫鈣、碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸鉀、碳酸氫鉀或碳酸鎂中一種或兩種以上。

4.根據權利要求1所述泡沫碳制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，在碳源粉體加入水中前，將強化或功能化添加物與造孔劑一起加入水中，并在攪拌條件下緩慢加入碳源粉體，所述添加物的用量為1-5000g/千克碳源。

5.根據權利要求4所述泡沫碳制備方法，其特征在于：所述強化或功能化添加物為普通陶瓷、玻璃、ZrO₂、TiO₂、Al₂O₃、Y₂O₃、La₂O₃、CeO₂或Nd₂O₃中的一種或兩種以上，所述添加物為粉體、微球、片狀或不規則顆粒。

6.根據權利要求4所述泡沫碳制備方法，其特征在于，所述強化或功能化添加物為玻璃纖維、陶瓷纖維、碳纖維、碳納米管或石墨烯中的一種或兩種以上。

7.根據權利要求4所述泡沫碳制備方法，其特征在于：所述強化或功能化添加物為鐵、鈷、鎳、銅、鋅、錳、鋁、鎂、鉻、釩、鈦、鎢、鉬、鈀、釕、銥、鉑、金、銀、鎵、銦、錫、鍺或硅中的一種或兩種以上，所述添加物為粉體、微球、片狀或不規則顆粒。

8.根據權利要求1所述泡沫碳制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中發泡條件為升溫至100-110℃，保溫25-35min，所述步驟(3)中預處理條件為210-300℃，升溫速度為5-10℃/min，保溫時間為15-90min。

9.根據權利要求1所述泡沫碳制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，升溫過程中，500℃前，升溫速度設定為5-10℃/min，500℃后，升溫速度為10-20℃/min。

10.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟(4)的碳化處理后，以10-20℃/min的升溫速度，繼續升溫至2500-3200℃，保溫1-20min，進行石墨化處理，并在真空、氮氣或惰性氣體保護下冷卻，制得石墨化的泡沫碳。