[发明专利]一种多孔碳材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔碳材料的制备方法，属于节能环保技术领域。

背景技术

多孔碳材料是指具有不同孔结构的碳材料，其孔径大小可以根据实际应用的要求进行调控。多孔碳材料的孔径范围较广，从纳米级微孔到微米级大孔。多孔碳材料兼有孔结构的大比表面积，可控的孔道结构和孔径可调的特点和碳材料的化学稳定性好，导电性好和廉价等优点。独特的结构和优异的化学性能使多孔碳材料可以在气体分离，水的净化，色谱分析，催化，光催化等诸多领域得到广泛应用。

多孔碳材料的性能主要取决于其比表面积和孔结构。目前，多孔碳材料常用的制备方法有活化法和模板法。其中，活化法的造孔效率较低，而且在造孔的过程中还会损失一部分碳材料。相反，模板法则可以利用模板有效地控制碳材料的孔结构，从而制备出孔径可调的碳材料。模板法又分为两种：软模板法和硬模板法。其中，软模板法采用的模板主要是表面活性剂，而大量表面活性剂的使用则会对环境造成污染。硬模板法虽然不会造成对环境的污染，但硬模板的制备相对复杂，而且有些硬模板价格昂贵，且制备工艺较为复杂。所以，选择一种合适的方法制备多孔碳材料显得尤为重要。

发明内容

本发明目的是为了解决现有制备多孔碳材料的过程中容易出现堆叠的问题，提供一种多孔碳材料的制备方法。

本发明目的是通过下述技术方案实现的。

一种多孔碳材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、将多孔聚合物浸入到碳材料的分散液中，待碳材料在多孔聚合物上吸附饱和，取出，烘干，如此多次反复，直至得到饱和了碳材料的多孔聚合物基体；

步骤二、将步骤一所得的多孔聚合物基体在惰性气氛下高温煅烧，即得到多孔碳材料；

所述的多孔聚合物为：聚氨酯，聚乙烯，纤维素等所有可以在高温下分解的聚合物。

所述的碳材料为：石墨烯，碳纳米管，炭黑，石墨,碳纤维，碳纳米带。

步骤二所述高温为400～1500℃。

有益效果

1、本发明的一种多孔碳材料的制备方法，因为聚合物的骨架结构避免了碳材料的团聚，该方法较好地解决了碳材料在制备过程中容易堆叠的问题，使碳材料在超级电容器和电容除盐应用中可以更充分地被利用。

2、本发明的一种多孔碳材料的制备方法，因为聚合物的骨架结构可以起到模板作用，该方法制备的碳材料具有多孔结构，且孔径结构可以由多孔聚合物调节。

附图说明

图1为采用聚氨酯为模板制备的石墨烯的扫描电镜图

图2为没有采用任何模板制备的石墨烯的扫描电镜图

图3为采用聚氨酯为模板制备的石墨烯的氮气吸附-脱附曲线

图4为没有采用任何模板制备的石墨烯的氮气吸附-脱附曲线

图5为采用聚氨酯为模板制备的石墨烯的孔径分布图

图6为没有采用任何模板制备的石墨烯的孔径分布图

图7为采用聚氨酯为模板制备的石墨烯的大孔孔径分布图

图8为采用聚氨酯为模板制备的石墨烯在1.5MNaCl溶液中扫速从10mV/s到200mV/s的循环伏安曲线

图9为没有采用任何模板制备的石墨烯在1.5MNaCl溶液中扫速从10mV/s到200mV/s的循环伏安曲线

图10为采用聚氨酯为模板制备的石墨烯在6MKOH溶液中扫速从10mV/s到200mV/s的循环伏安曲线

图11为没有采用任何模板制备的石墨烯在6MKOH溶液中扫速从10mV/s到200mV/s的循环伏安曲线

图12为采用聚氨酯为模板和没有采用模板制备的石墨烯的除盐曲线

图13为采用聚氨酯为模板和没有采用模板制备的石墨烯的除盐循环过程曲线

图14为采用聚乙烯为模板制备的炭黑的扫描电镜图

图15为采用聚乙烯为模板制备的炭黑在6MKOH溶液中扫速为5mV/s的循环伏安曲线

图16为采用纤维素为模板制备的碳纳米管的扫描电镜图

图17为采用纤维素为模板制备的碳纳米管在6MKOH溶液中扫速为5mV/s的循环伏安曲线

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

把洗干净的聚氨酯浸入到氧化石墨烯的分散液中，待氧化石墨烯在聚氨酯上吸附饱和，取出，烘干，再次浸入，取出，烘干，如此多次反复，最终得到饱和了氧化石墨烯的聚氨酯基体。将聚氨酯基体放入管式炉中在氩气气氛条件下900℃煅烧2h得到多孔石墨烯材料(下面标记为A)。