一种含取向盘状孔的多孔碳材料的制备方法

摘要

一种含取向盘状孔的多孔碳材料的制备方法，采用液态碳质前驱体，通过配料、预成型、定向压制、热定形、固化、热解等六大工序合成具有取向盘状孔的碳素块体材料。通过调整配料时的成分以及工艺参数可以大幅度地调控孔径尺寸、孔容、孔径分布等含取向盘状孔的多孔碳的孔隙结构参数。含取向盘状孔的多孔碳的平均孔径可调在10nm～10μm之间，孔容可控在0.168～1.596cm3/g之间。该方法以具有一定工业化生成规模的树脂为碳质前驱体，且完成六大工序的设备要求低，具有低成本、易工业化生产等特点。同时，该方法不仅能合成一定取向的盘状孔进而赋予多孔碳各向异性的特性，而且可大幅度地裁剪多孔碳的孔隙结构，因此能制备出满足众多应用领域需求的多孔碳。

主权项

一种含取向盘状孔的多孔碳材料的制备方法，其特征在于：1）配料：首先按（1:0.6）～（1:4）的重量比将碳质前驱体和孔形成剂混合均匀，随后依次加入碳质前驱体和孔形成剂总重量1～15%的固化催化剂以及0～30%的改性剂混合均匀得混合物；2）预成型：将混合物浇注到模具中预固化随后脱模获得弹性块体；3）定向压制：在弹性块体的单一维度上施加均匀的恒定正压力，促使弹性块体压缩变形且在受力方向上变形前后的尺寸比值为（1:0.1）～（1:0.5）；4）热定形：将处于恒定正压力下的弹性块体置入干燥箱干燥随后卸除正压力获得刚性块体；5）固化：将刚性块体置于60℃，以0.5～1℃/h的升温速率升温至100～180℃后保温8～16h；6）热解：将固化后的产物在N2保护下进行热解，由室温升至600～1200℃，保温1h，升温速率为2℃/min，完成热解后随炉冷却至室温，最终停止供N2，获得含取向盘状孔的多孔碳。