一种微孔碳材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102963876A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102963876A(43)申请公布日2013.03.13(21)申请号201210429301.7(22)申请日2012.10.31(71)申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号(72)发明人刘明贤钱佳晟甘礼华(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)权利要求书权利要求书11页页说明书说明书33页页(54)发明名称一种微孔碳材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种微孔碳材料的制备方法。按酚类化合物：甲醛溶液：水：碳酸钠=1：4~7.5：60~90：0.01~0.015质量比量取，混合均匀，于85℃反应45~120min，然后冷却至室温得到酚醛预聚体溶液。接着按多羟基酸：氯化锌：盐酸：水=1：0.4~3：5~7.5：15~25质量比量取，混合均匀得到混合溶液。量取混合溶液：酚醛预聚体溶液的质量比=1：2~6，将混合溶液加入酚醛预聚体溶液中，混合均匀，于85℃聚合反应2~4天，反应结束后冷却至室温，产物用低表面张力的溶剂洗涤2~5次，然后于40~100℃下干燥2~24h，得到块状固体。在管式炉中，惰性气体保护，按0.5~10℃/min的升温速率将块状固体加热至900~1000℃炭化，最后自然降温至室温即得微孔碳材料。经测定，所得微孔碳材料有着比较规则的微孔结构，比表面积1000m2/g以上。CN10296387ACN102963876A权利要求书1/1页1.一种微孔碳材料的制备方法，其特征在于：先按酚类化合物：甲醛溶液：水：碳酸钠=1：4~7.5：60~90：0.01~0.015质量比量取，混合均匀，于85℃反应45~120min，然后冷却至室温得到酚醛预聚体溶液；接着按多羟基酸：氯化锌：盐酸：水=1：0.4~3：5~7.5：15~25质量比量取，混合均匀得到混合溶液。量取混合溶液：酚醛预聚体溶液的质量比=1：2~6，将混合溶液加入酚醛预聚体溶液中，混合均匀，于85℃聚合反应2~4天，反应结束后冷却至室温，产物用低表面张力的溶剂洗涤2~5次，然后于40~100℃下干燥2~24h，得到块状固体；在管式炉中，惰性气体保护，按0.5~10℃/min的升温速率将块状固体加热至900~1000℃炭化，最后自然降温至室温即得微孔碳材料，经测定，所得微孔碳材料有规则的微孔结构，比表面积1000m2/g以上；上述酚类化合物选择苯酚、间苯二酚、间苯三酚中的一种；上述多羟基酸选用酒石酸、2,5-二羟基己二酸、柠檬酸中的一种；上述低表面张力的溶剂选用甲醇、乙醇、丙酮中的一种；上述惰性气体选用氮气、氦气、氩气中的一种；以上原料均为市售工业级产品。2CN102963876A说明书1/3页一种微孔碳材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种微孔碳材料的制备方法。具体是指利用多羟基酸与锌离子之间的金属配位作用，以及酚类化合物中的羟基与多羟基酸中的羟基之间的氢键相互作用，将多羟基酸锌均匀的引入到酚醛聚合物骨架结构中，最后炭化处理制备微孔碳材料的方法。背景技术[0002]微孔碳材料由于具有较高的比表面积和较好的化学稳定性，在吸附与分离、催化剂载体、电极材料等领域有着十分广阔而又非常重要的应用前景。例如“高吸附性能活性炭的制备方法”（中国发明专利，专利号：02157271.2）、“在含铼的活性炭载催化剂上制备醇的方法”（中国发明专利，专利号：01808523.7）、“一种超级电容电池负极材料的制备方法”（中国发明专利，专利号：200710035056.0）以及“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：200710055490.5）。但是，普通微孔碳材料包括活性炭中存在大量岛状不规则的微孔，使其在实际应用中受到很大限制，例如，将这些微孔碳材料应用于超级电容器电极材料时，电解质溶液不容易进入到电极不规则的微孔中，导致电极表面有效利用率低。[0003]模板法可通过选择不同结构的模板，制备出常规方法无法得到的具有规则孔结构的微孔碳材料。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：200510046708.1）报道了通过沸石为模板制备具有规则结构的微孔碳材料。但是模板法的不足在于首先要先制备沸石等作为模板，然后又需用HF或NaOH除去模板，这无疑会增加微孔碳材料的制备时间和成本。此外，有文献报道了利用金属有机骨架材料制备具有规则孔结构的微孔碳材料的方法。例如，（Porouscarbonspreparedbyusingmetal-organicframeworkastheprecursorforsuper