蔗糖/生物模板法制备三维有序多孔炭材料

摘要

本发明公开了一种利用生物模板制备多孔炭材料的方法。选用廉价蔗糖为炭源，以具有精细、特殊空间微观结构的蟹壳为生物模板，制备出具有特殊空间构型的多孔炭材料，实验方法简便快捷。与传统的制备方法——模板法相比，模板的组装耗时长、操作繁琐，且受客观操作条件的影响较大，不易控制。本发明利用自然界存在的天然具有特殊微观结构的蟹壳为生物模板，节约了模板制备能源和炭材料的制备周期，具有高效、低成本、工艺简单、易操作等优点，适合工业化生产，且工业生产成本低，具有较强的推广与应用价值。

主权项

蟹壳生物模板法制备三维有序的具有特殊空间构型的多孔炭材料的方法，其特征是：(1)在室温下选取质量浓度为30％的蔗糖溶液20mL，向其中加入98％的浓硫酸0.2ml作为催化剂，加热条件下磁力搅拌使其完全溶解，溶解均匀的溶液作为制备炭材料的前驱体溶液。(2)选取蟹壳作为生物模板。将蟹壳清洗干净后放入高温活化炉，350℃下活化1小时，去除表面附着的有机物，冷却后作为制备炭材料的模板。(3)将预处理过的生物模板浸渍在(1)中制备的炭源前驱体溶液中30min，再弱超声30min，使前驱体溶液在毛细作用和超声作用下充分渗透到模板的空隙中，进行孔道填充，然后用真空抽滤法除掉多余的炭源溶液，并用滤纸将负载炭源的生物模板表面吸干，放入真空干燥箱中于80℃下干燥4h，取出后再重复上述负载、弱超声、干燥过程多次，保证填充充分。(4)将充分填充的生物模板放入管式加热炉中，在氮气保护下升温至200℃恒温1h，继续升温至400℃恒温1h，再分别升温至650℃和850℃恒温6h，氮气保护下自然冷却至室温后，得到用生物模板制备的3DOM炭材料的样品。