[发明专利]一种多孔纳米碳的制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔纳米碳的制备方法，该方法以淀粉和硝酸镁为原料生成多孔纳米碳，此方法操作特别简单，反应时间短，比表面积非常大，并且淀粉作为主要基体原材料，具有原材料易得，量大，对环境没有污染等优点。淀粉与一定量的硝酸镁完全溶解后，通过一定温度的放热反应就可以生成比表面积巨大的多孔纳米碳，表面积最高达到了2400[m²g^‑1]，这在超级电容器，吸附剂和电化学催化剂方面具有很重要的应用。

技术领域

本发明涉及一种多孔纳米碳的制备方法，特别涉及一种通过化学自放热反应简易快速制备表面积非常大的多孔纳米碳的方法。

背景技术

能源是人类活动的基础，我们出行的使用的汽车、火车、飞机等无一不跟能源有关，石油、天然气等等都跟人类的活动息息相关，但随着石油、天然气等资源的耗尽。迫切的需要发展新能源以及能够好的储能材料，而纳米碳材料的出现为制备大储能设备提供了可能，随着化石能源短缺和化石燃料所带来严重的环境污染，开发以生物质为重要组成部分的可再生能源已经刻不容缓，如何高效的利用现在能源并把其合理存储起来，寻找一种高效的存储材料很有必要。

纳米碳材料由于其具有优良的化学稳定性、导电性和低温抗氧化性等特点，使其在锂离子电池、超级电容器及燃料电池等能源存储领域有着重要的应用。

近年来，很多科学家都在致力于新型生物质类纳米碳材料的制备及其潜在应用的研究。如用利用芒草、梧桐皮、丝瓜络、油菜籽、青竹等为原料制备作为超级电容器储能纳米碳材料，但是上述方法制备的工艺繁琐，成本高，生产出的纳米碳材料可塑性差，易团聚比表面积较低，孔隙少以及储能方面差。

本发明以淀粉类原料和硝酸镁为基体生成多孔纳米碳的简易方法，此方法操作特别简单，反应时间短，比表面积非常大。并且淀粉作为主要基体原材料，具有原材料易得，量大，对环境没有污染等优点。在超级电容器、催化等方面具有非常大的应用前景。

发明内容

本发明解决的技术问题是，现有技术中多空纳米碳的比表面积不高，多孔碳的制备方法比较复杂。

本发明的技术方案是，提供一种多孔纳米碳的制备方法，包括以下步骤：

(1)将淀粉、硝酸镁和去离子水混合，加热并搅拌，使淀粉溶解、糊化；继续加热搅拌至水分完全蒸发，得到淀粉和硝酸镁的固态混合物；

(2)将淀粉和硝酸镁的固态混合物在保护气氛下升温至350-650℃预烧20分钟以上，将预烧后的固体研磨成粉末；

(3)将研磨后的粉末在保护气氛下升温至700-1500℃煅烧1小时以上；

(4)将煅烧后的粉末用盐酸溶液清洗，过滤，烘干；得到多孔纳米碳。

优选地，步骤(4)中，盐酸溶液为0.1～2mol/L的盐酸水溶液。

优选地，步骤(3)中，煅烧的时间为1.5-5小时。

优选地，步骤(3)中，煅烧的温度为750-1300℃。

优选地，步骤(2)中，预烧的温度为450-550℃。

优选地，步骤(2)中，预烧的时间为20-60分钟。

优选地，步骤(1)中，加热的温度为50-150℃。

优选地，步骤(1)中，每1mol硝酸镁与80-200g的淀粉混合，更优选，每1mol硝酸镁与90-110g的淀粉混合，最优选每1mol硝酸镁与95-100g的淀粉混合。

优选地，步骤(2)和步骤(3)中，保护气氛为氩气。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：