[發明專利]一種多孔炭纖維材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910268603.2
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN110004522A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 戴軍;于幫龍;楊莉;張堯成
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: D01F9/16
• 分類號: D01F9/16;D01F11/10
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

1.一種多孔炭纖維材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：將草本莖纖維洗凈后用氯化鈉溶液浸泡6-8h；

步驟S2：將浸泡過氯化鈉溶液的草本莖纖維迅速轉移至炭化爐中，在惰性氣氛保護下以4-6℃/min的升溫速率升溫到680℃-880℃，然后恒溫6.5-7h進行炭化，得到碳纖維材料；

步驟S3：將步驟S2所得的碳纖維材料置入裝有加熱油并充入惰性氣氛的高壓罐中浸泡，然后將加熱油以6-10℃/min的升溫速率升溫到150℃-230℃，恒溫1-3h，同時高壓罐旋轉；

步驟S4：將步驟S3所得的碳纖維材料取出后置入高溫爐中，在惰性氣氛保護下以8-14℃/min的升溫速率升溫到750℃-880℃，然后恒溫3-5h進行活化刻蝕；

步驟S5：刻蝕產物經60-90℃的水洗滌至中性，得到多孔炭纖維材料。

2.如權利要求1所述的一種多孔炭纖維材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中氯化鈉溶液飽和度為78％-85％，氯化鈉溶液溫度為60℃-75℃。

3.如權利要求1所述的一種多孔炭纖維材料的制備方法，其特征在于，步驟S4中采用微波場加熱，在加熱的1/3和2/3時間節點向碳纖維材料噴射高壓水蒸氣。

4.如權利要求3所述的一種多孔炭纖維材料的制備方法，其特征在于，所述高壓水蒸氣溫度為100-160℃，高壓水蒸氣噴射時間為10-30min。

5.如權利要求1所述的一種多孔炭纖維材料的制備方法，其特征在于，步驟S2、S4中的惰性氣氛為氮氣或氦氣。

6.一種用于制備多孔炭纖維材料的高壓罐，其特征在于，包括罐體(10)和內膽(11)，罐體(10)上端密封設置罐蓋(12)，內膽(11)底部與罐體(10)底部通過轉軸(13)連接且密封設置，內膽(11)頂端與罐體(10)側壁通過軸承(14)連接且密封設置，軸承(14)外環與罐體(10)內壁固定連接，軸承(14)內環與內膽(11)外壁固定連接。

7.如權利要求6所述的一種用于制備多孔炭纖維材料的高壓罐，其特征在于，內膽(11)與罐體(10)之間形成空腔(15)，內膽(11)內壁設置噴嘴(16)，噴嘴(16)朝向內膽(11)中心方向設置，噴嘴(16)與空腔(15)導通，罐體(10)底部設置進氣管(17)，進氣管(17)連接惰性氣罐，進氣管(17)與空腔(15)導通，罐蓋(12)上設置泄壓閥(18)。

8.如權利要求7所述的一種用于制備多孔炭纖維材料的高壓罐，其特征在于，噴嘴(16)噴射方向與噴嘴(16)所在直徑之間設置角度，噴嘴(16)傾斜方向一致。

9.如權利要求8所述的一種用于制備多孔炭纖維材料的高壓罐，其特征在于，轉軸(13)向內膽(11)內部延伸，伸入內膽(11)的轉軸(13)側面設置扇葉(19)，噴嘴(16)朝扇葉(19)方向噴射。

10.如權利要求6所述的一種用于制備多孔炭纖維材料的高壓罐，其特征在于，罐體(10)上端開口處均勻設置若干底座(20)，每個底座(20)上均鉸接設置鎖定桿(21)，鎖定桿(21)轉動后可卡在罐蓋(12)上，鎖定桿(21)靠近底座(20)一端的外側設置驅動桿(22)，罐體(10)側壁對應驅動桿(22)底端設置伸縮桿(23)，驅動桿(22)底端設置長條孔(24)，伸縮桿(23)的伸縮端與長條孔(24)鉸接；鎖定桿(21)頂端朝向罐蓋(12)中心方向的側面設置定位孔(25)，罐蓋(12)頂端設置定位圈(26)，定位圈(26)外側面對應定位孔(25)位置設置定位桿(27)，當鎖定桿(21)卡在罐蓋(12)上后，定位桿(27)插入定位孔(25)中。