一种高孔隙率泡沫碳的制备方法及制得的泡沫碳.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115959660A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202211637087.4(22)申请日2022.12.20(71)申请人湖州学院地址313000浙江省湖州市吴兴区学士路1号(72)发明人徐顺建罗永平张远俊王永亚(74)专利代理机构浙江千克知识产权代理有限公司33246专利代理师沈涛(51)Int.Cl.C01B32/312(2017.01)C01B32/342(2017.01)H01G11/34(2013.01)H01G11/86(2013.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种高孔隙率泡沫碳的制备方法及制得的泡沫碳(57)摘要本发明属于多孔碳材料技术领域，具体涉及一种高孔隙率泡沫碳的制备方法及制得的泡沫碳。所述高孔隙率泡沫碳的制备方法包括：混料、脱泡、固化、水浴、水煮和热解等步骤。本发明采用高度商业化的PVDF作为碳质前驱体，通过融合热致相分离、非溶剂致相分离和可溶性淀粉模板溶解法三种孔隙结构调控技术，不仅实现泡沫碳的高孔隙率化，而且实现了孔隙结构的广范围且精细的调控，大大拓宽了PVDF的衍生产品及其应用领域。本发明的工艺设计合理，操作简单，合成设备简易，原材料来源广泛，其中水溶性孔形成剂可循环利用，具有良好应用前景，可以工业化推广。CN115959660ACN115959660A权利要求书1/1页1.一种高孔隙率泡沫碳的制备方法，包括以下步骤：（1）混料：先将有机溶剂预热到80~120℃，然后加入致孔剂混合均匀，最后加入PVDF搅拌1~3h，获得混合悬浊液；（2）脱泡：将混合悬浊液于80~120℃下静置保温2~4h，然后进行脱泡处理；（3）固化：将脱泡后的混合悬浊液倒入模具中，然后在1~10℃下静置15~45min，结束后脱模，获得固化体；（4）水浴：将固化体在1~10℃的去离子水中浸泡24~72h；（5）水煮：将水浴后的固化体浸泡于去离子水中，然后加热至80~120℃煮1~4h，结束后取出，在室温下晾干水分；（6）热解：将水煮后的固化体置于管式气氛炉中，首先升温至100~150℃并保温1~4h，然后升温至500~1000℃并保温0.5~2h，最后冷却至室温，得到高孔隙率泡沫碳。2.根据权利要求1所述的高孔隙率泡沫碳的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述有机溶剂为N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基甲酰胺、磷酸三乙酯和二甲基亚砜中的任意一种。3.根据权利要求1所述的高孔隙率泡沫碳的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述致孔剂与有机溶剂的质量比为1：（3050）；所述PVDF与致孔剂的质量比为1：（0.050.30）。~~4.根据权利要求3所述的高孔隙率泡沫碳的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述致孔剂与有机溶剂的质量比为1：（30~40）；所述PVDF与致孔剂的质量比为1：（0.10~0.20）。5.根据权利要求1所述的高孔隙率泡沫碳的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，始终保持体系温度在80~120℃。6.根据权利要求1所述的高孔隙率泡沫碳的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述致孔剂为水溶性淀粉、葡萄糖、果糖、麦芽糖、棉籽糖及氯化钠颗粒中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的高孔隙率泡沫碳的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述模具为提前预热到80~120℃的玻璃模具。8.根据权利要求1所述的高孔隙率泡沫碳的制备方法，其特征在于，步骤（4）水浴还包括：在浸泡期间，间隔12~24h替换一次去离子水。9.根据权利要求1所述的高孔隙率泡沫碳的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，第一次加热是在空气气氛下进行，第二次加热是在氮气气氛下进行；第二次升温的升温速率为2~20℃/min。10.一种高孔隙率泡沫碳，如权利要求1~9任一项所述的方法制备而成。2CN115959660A说明书1/6页一种高孔隙率泡沫碳的制备方法及制得的泡沫碳技术领域[0001]本发明属于多孔碳材料技术领域，具体涉及一种高孔隙率泡沫碳的制备方法及制得的泡沫碳。背景技术[0002]泡沫碳是一种新型的具有三维网络结构的低密度多孔碳材料，具有高度发达的孔隙结构以及玻璃碳骨架，因此兼具碳材料和泡沫材料的双重特性，例如来自碳材料的高催化活性、强吸附能力、高化学稳定性、碳壁易官能团化修饰及玻璃碳骨架石墨化程度和掺杂可控等特性，以及来自泡沫材料的抗热震、易加工等特性和良好的导热、吸波等物理和化学性能。由于优异的综合性能，泡沫碳在催化、化工、储能、隐身、核防护、电极、杂化材料合成及多孔陶瓷制备等众多领域极具开发和应用潜力，引起了国内外科学家和工程师的极大关注。[0003]泡沫碳的结构、性能以及制备方法均与使用的前驱体材料密切相关，从前驱体原料上，大致分为以