[發明專利]一種基于NaCl模板原位聚合制備單分散中空長方體碳殼材料的方法

在審

• 申請號: 201911304099.3
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN110902668A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 劉鵬;劉遠;吳雯雯;儲亞琪;宋月嬋
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發明公開了一種基于NaCl模板原位聚合制備單分散中空長方體碳殼材料的方法，該方法首先以NaCl為模板，間苯二酚和甲醛為前驅體，制備核殼結構的NaCl@酚醛樹脂粉體，然后在惰性氣氛保護下進行煅燒，最后經過水洗去除掉NaCl，即得到單分散中空長方體碳殼材料。本發明所采用的原料簡單易得、操作簡單可控，制備的中空長方體碳殼材料呈單分散狀態，形貌規則、尺寸均勻，具有優異的微波吸收性能。

技術領域

本發明屬于碳材料的制備技術領域，具體涉及一種中空長方體碳殼材料的制備方法。

背景技術

隨著電子器件和微波通信的爆發式發展，電磁降噪與隱身技術受到廣泛關注。其中微波吸收材料就是通過吸收電磁波并將其轉化為熱量或其他形式能量而從根本上削弱電磁波的一類材料。傳統的吸波材料諸如鐵氧體類或磁性金屬類材料雖然具有優異的微波吸收性能，但較大的負載比，較差的化學穩定性和較高的密度一定程度上限制了其應用。相比而言，碳基吸波材料由于其質量輕、理化性質穩定以及介電損耗可調的優勢，在制備強吸收寬頻帶吸波材料方面具有很大的潛力。大量研究表明，多孔結構的碳材料因為能夠改善阻抗匹配，提供多級界面極化和延長散射路徑，而表現出更大的有效吸收帶寬和更強的反射損失。目前多孔結構碳材料多是采用活化法和模板法制備(X.Deng,et al.(2018)ACSApplied Materials&Interfaces.10,21573-21581；H.Wang,et al.(2006)Journal ofPorous Materials.13,115-121；X.Hu,et al.(2019)Journal of Materials ChemistryA.7,1138-1148)，但存在一些問題。第一，雖然活化法和軟模板法能夠制備出多孔材料，但是其很難控制孔道形狀和孔徑；第二，硬模板法一般需要酸洗處理，例如氫氟酸腐蝕SiO₂模板，這樣可能造成環境和安全問題，而且原料和時間成本都很高。已有研究中雖然也有以NaCl為模板制備多孔碳的報道(X.Zheng,et al.(2017)Nanoscale.9,1059-1067；Q.Yu,etal.(2018)Advanced Functional Materials.28,1804520)，但相應的孔徑孔壁厚度不好調節，也難以制備形貌規則、尺寸均勻的中空狀碳材料。因此迫切需要開發一種操作簡單，原料便宜，孔徑可調而無需酸洗處理的多孔碳制備方法。

發明內容

本發明基于NaCl硬模板法和原位聚合法，提供了一種形貌規則、尺寸均勻、具有良好的微波吸收性能的單分散中空長方體碳殼材料的制備方法，采用現有的成熟工藝，過程簡便，易于操作，關鍵是無需酸洗處理，只需要簡單水洗就可去除掉NaCl模板。

本發明單分散中空長方體碳殼材料的制備方法由下述步驟組成：

1、將NaCl粉體分散于有機溶劑中，然后加入間苯二酚和甲醛，攪拌混合均勻，向所得混合液中滴加堿性溶液調節pH至7～14或者將所得混合液加熱至25～100℃，在NaCl表面原位聚合酚醛樹脂，得到核殼結構的NaCl@酚醛樹脂粉體。

2、將NaCl@酚醛樹脂粉體在惰性氣氛下500～800℃煅燒30min～4h，然后用去離子水進行水洗去除NaCl，獲得單分散中空長方體碳殼材料。

上述步驟1中，優選將NaCl粉體分散于有機溶劑中，然后加入間苯二酚和甲醛，攪拌混合均勻，向所得混合液中滴加堿性溶液調節pH至8～10，攪拌30min～48h，在NaCl表面原位聚合酚醛樹脂，得到核殼結構的NaCl@酚醛樹脂粉體。

上述步驟1中，所述的間苯二酚和甲醛、NaCl的質量比為1：(0.1～1.1):(1.5～60)，所得混合液中間苯二酚的濃度為0.4～16g/L。

上述步驟1中，所述NaCl粉體為尺寸50nm～10μm；所述的有機溶劑為乙醇、丙酮、乙二醇、乙二醇乙醚中任意一種，優選乙醇；所述堿性溶液為氨水、氫氧化鈉水溶液或氫氧化鉀水溶液。