[发明专利]多孔肋骨状碳材料的制备方法

说明书

本发明公开多孔肋骨状碳材料的制备方法，通过浮动催化化学气相沉淀法，以丙酮、氯苯、乙醇为碳源液体，二茂铁为催化剂，在管式炉中高温反应制备，通过扫描电镜可以看出这种碳材料外观为柱状或条状。通过透射电镜可以看出内部为多孔的肋骨状；本发明制备的呈肋骨状的多孔碳材料，该结构呈现肋骨状，内部具有大量多孔结构，具有很大的比表面积，具有很大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种新型碳材料制备的方法，更加具体地说，具体地说涉及一种肋骨状的多孔碳材料的制备方法。

背景技术

碳元素是自然界中存在的与人类最密切相关、最重要的元素之一，它具有多样的电子轨道特性(sp、sp²、sp³杂化)，再加之sp²的异向性而导致晶体的各向异性和其排列的各向异性，因此以碳元素为唯一构成元素的碳材料具有各式各样的性质，并且新碳素相和新型碳材料还不断被发现和人工制得。碳元素作为单一元素可形成结构与性能完全不同的物质，碳的同素异形体包括金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、碳纤维等。科研工作者已对碳材料进行了广泛研究，制备了碳纳米管、碳纤维、碳螺旋管、碳球、碳三角锥、碳纳米带、石墨烯等不同形式和性质的碳材料。由于碳具有形式和性质的多样性，从而决定了碳材料仍有许多未开发部分，促使了科研人员对碳材料进行更多样化的研究。目前制备碳材料的主要方法有化学气相沉淀法等，化学气相沉淀法是制备碳材料最为常用的技术。多孔碳材料是一种具有不同孔结构的碳材料，其孔径可以根据实际应用的要求进行调控，使其孔径大小处于纳米级微孔至微米级大孔之间。多孔碳材料具有除了具有碳材料的化学稳定性好、导电性好、价格低廉等优点；同时，多孔结构又使其具有比表面积大、孔道结构可控等特点。多孔碳材料在气体分离、水的净化、色谱分析、光催化及能量存储等领域得到广泛应用。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中的不足，提供了新型的肋骨状多孔碳材料的的制备方法，该方法成功制备了一种新型的碳材料。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

多孔肋骨状碳材料的制备方法，按照下述步骤进行：将基底放置于水平管式炉中，在惰性保护气体下，以5—10℃/min的升温速度升温至800—900℃，调节惰性保护气体的流量为500—600sccm，氢气的流量为50—150sccm；将碳源溶液通过注射器缓慢注射到管式炉中，注射速度为10—300ml/h，在800—900摄氏度下生长30—60min；停止注射后，在惰性保护气体下自然冷却至室温20—25摄氏度得到表面生长多孔肋骨状碳材料的基底；将乙醇、丙酮和氯苯以质量比(0.5—2)∶(0.5—2)∶2的比例均匀混合成混合溶液，称取催化剂二茂铁均匀分散溶解在混合溶液中，使催化剂浓度为0.02—0.06g/ml，作为碳源溶液。

在上述技术方案中，惰性保护气体为氮气、氦气或者氩气。

在上述技术方案中，注射速度为100—300ml/h，在850—900摄氏度下生长40—60min。

在上述技术方案中，调节惰性保护气体的流量为550—600sccm，氢气的流量为100—150sccm。

在上述技术方案中，以5—10℃/min的升温速度升温至850—900℃。

在上述技术方案中，乙醇、丙酮和氯苯以质量比(0.5—1)∶(0.5—1)∶2。

在上述技术方案中，将石英片至于乙醇中，超声波清洗30—60min，清理干净石英片表面的杂质，将石英片在烘箱中干燥，作为材料的生长基底。