高热稳定的有序介孔碳材料及其制备方法

摘要

本发明涉及到一种具有高热稳定性的有序介孔碳材料及其制备方法。本发明是一种具有高热稳定性的有序介孔结构的碳材料的绿色合成方法，所述的材料是以柠檬酸为催化剂，柠檬酸一方面可以催化酚醛树脂的聚合，另外，其丰富的羧基官能团还能增强碳前躯体和表面活性剂之间的相互作用。所用的原料廉价易得，不会对设备产生腐蚀，过程易操作。有序的结构可以在较宽泛的反应条件下得到：甲醛与柠檬酸的摩尔比不小于3，水热温度50-80℃。所合成的有序介孔碳材料具有较高的热稳定性，在1000℃碳化后仍能保持其有序的介孔结构。所制备的介孔碳材料具有二维六方的介孔孔道，其比表面可达612～851m2g-1，并且具有较大的孔径(5.2nm)和较大的孔容(0.46～0.62cc/g)。柠檬酸替代传统的盐酸做酚醛树脂聚合的催化剂，易操作，同时在反应体系中排除了氯离子引入，这有利于在一些催化反应中的应用。有序介孔碳材料在吸附、催化剂载体，储氢材料、电化学电容器的电极材料等方面有很重要的应有价值。

主权项

一种具有高热稳定性的有序介孔碳材料的制备方法，其特征在于采用环境友好的柠檬酸作为制备过程中酚醛树脂聚合反应的催化剂，没有向体系中引入氯离子；有序的介孔结构可以在较宽泛的范围内得到，甲醛与柠檬酸的摩尔比不小于3，反应温度50～80℃，碳化温度450～1000℃；具体制备步骤和配方如下：1)将1.65g间苯二酚和2.5g表面活性剂F127溶解于20g乙醇和20g蒸馏水的混合体系中，剧烈搅拌全部溶解后，加入0.5～2.1g柠檬酸；2)搅拌2h后，加入2.5g37％甲醛溶液，继续搅拌使其开始慢慢聚合得到低聚的resol树脂/F127复合物；3)反应进行2h后转入反应釜中，50～80℃老化两天后得到桔红色富有弹性的固体物，然后洗涤、干燥，再在氮气气氛中450～1000℃碳化3h得到有序介孔碳材料。