一种规则微孔碳的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103553018103553018A(43)申请公布日2014.02.05(21)申请号201310359617.8(22)申请日2013.08.16(71)申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号(72)发明人刘明贤赵云辉甘礼华(74)专利代理机构上海德昭知识产权代理有限公司31204代理人陈龙梅(51)Int.Cl.C01B31/02(2006.01)权利要求书1页权利要求书1页说明书3页说明书3页(54)发明名称一种规则微孔碳的制备方法(57)摘要本发明涉及一种规则微孔碳的制备方法。按间苯三酚：对苯二甲醛：二氧六环=1：0.7～0.9：3.4～17.2质量比量取，在400～1000转/分的搅拌速度下，于70℃反应15～120min，得到酚醛预聚体溶液。再往该预聚体溶液中通氮气10～30min驱除氧气，然后将其转移至反应釜中，于200～240℃热处理2～5d，得到规则微孔聚合物。在管式炉中，惰性气体保护下，按0.5～10℃/min的升温速率将所得规则微孔聚合物加热到800～1000℃炭化，最后自然降温至室温即得规则微孔碳。本发明制备的规则微孔碳的粒径在10nm～4.0μm范围内可调，孔径为微孔且非常规则，该微孔碳在能源储存、吸附与分离和催化等领域都具有重要的应用前景。CN103553018ACN10358ACN103553018A权利要求书1/1页1.一种规则微孔碳的制备方法，其特征在于：先按间苯三酚：对苯二甲醛：二氧六环=1：0.7～0.9：3.4～17.2质量比量取，在400～1000转/分的搅拌速度下，于70℃反应15～120min，得到酚醛预聚体溶液；再往该预聚体溶液中通氮气10～30min驱除氧气，然后将其转移至反应釜中，于200～240℃热处理2～5d，得到规则微孔聚合物；接着，在管式炉中，惰性气体保护下，按0.5～10℃/min的升温速率将所得规则微孔聚合物加热到800～1000℃炭化，最后自然降温至室温即得规则微孔碳；上述惰性气体选用氮气、氩气、氦气中的一种；上述原料均为市售工业级产品。2CN103553018A说明书1/3页一种规则微孔碳的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种规则微孔碳的制备方法。属于材料制备技术领域。背景技术[0002]微孔碳材料具有比表面积高、物理化学性质稳定等优点，被广泛应用于能源储存、吸附与分离和多相催化等领域。例如，“生物质高比表面积微孔碳材料的制备方法”（中国发明专利，专利号：ZL200710055490.5）,“具有高比电容的成型活性炭电极的制备方法”（中国发明专利，专利号：ZL02130063.1），“高吸附性能活性炭的制备方法”（中国发明专利，专利号：ZL02157271.2），“一种脱硫化氢材料和活性炭吸附的除臭方法及处理装置”（中国发明专利，专利号：ZL200710040050.2）和“活性炭催化剂以及其制备方法和应用”（中国发明专利，申请号：201110225328.X）等。然而，大部分微孔碳存在大量曲折、岛状不规则的孔道，使其在实际应用中受到很大限制，例如，普通微孔碳在作为超级电容器电极材料时，不规则的孔道使得电解质离子难以有效进入，比表面积利用率降低，离子传输受阻，从而导致其脉冲大电流充放电性能受到很大限制；此外，普通微孔碳在作为气体吸附材料和催化剂时，客体分子的扩散与传输会被不规则的微孔通道所阻碍，从而限制客体分子到微孔内的活性中心的传输与扩散。因此，研究工作者把重点转移到将传统微孔碳材料的孔道结构优化，制备规则有序的微孔碳材料。例如，“用模板炭化法制备具有规则结构和高比表面积的多孔炭”（中国发明专利，专利号：ZL200510046708.1）报道了以沸石为模板制备具有规则结构的微孔碳。规则的微孔通道有利于客体分子/电解液离子快速扩散与传输。但是，该制备过程中首先需要制备沸石作为模板剂，然后又需要强酸或强碱来去除沸石模板，这无疑会增加材料的制备时间和成本，而且制备过程强酸或强碱的使用会对环境造成不利影响。发明内容[0003]本发明的目的在于公开一种规则微孔碳的制备方法。用本发明的方法制备的规则微孔碳的直径在10nm～4.0μm范围内可调，具有约为0.5nm的规则微孔，其比表面积可达500m2/g以上，孔体积达0.2cm3/g以上。[0004]为了达到上述目的，本发明选择具有刚性结构的间苯三酚和对苯二甲醛为碳源，通过热聚合反应得到酚醛预聚体，然后炭化制备规则微孔碳。该方法可以方便有效地通过改变酚醛预聚体的浓度来控制规则微孔碳的粒径在10nm～4.0μm范围内可调。[0005]具体的工艺是按如下几个步骤进行的：[0006]先按间苯三酚：对苯