一种宏量制备有序介孔高分子、碳材料和复合材料的方法

摘要

本发明属于高分子和纳米材料技术领域，具体为一种宏量制备有序介孔高分子、碳材料和复合材料的方法。该方法以聚氨酯海绵为骨架支体，以非离子型表面活性剂为结构导向剂，以高分子前驱体为碳源，以无机硅源等为添加剂，经高温热聚和碳化，宏量制备具有有序连续介孔孔道、高比表面积、大孔体积的介孔高分子、碳材料和复合材料。本发明方法成本低廉，省时省力，产品易回收，便于工业化生产。

主权项

一种宏量制备介孔高分子、碳材料和复合材料的方法，其特征在于具体步骤如下：(1)先将非离子表面活性剂加入溶剂中，搅拌5‑240分钟形成溶液，再与高分子前驱体混合，搅拌5‑360分钟后得到表面活性剂和高分子前驱体的反应溶胶；(2)将反应溶胶附着于海绵骨架支体上；使溶剂挥发；然后进行热聚处理，得到高分子材料，去除表面活性剂后制得有序介孔高分子材料；碳化后制得有序介孔碳材料；或者在步骤(1)的反应溶胶中加入酸的水溶液并搅拌5‑240分钟，再加入添加剂，搅拌5‑300分钟后得到复合溶胶；将复合溶胶涂敷于海绵骨架支体上，使溶剂挥发完全，然后进行热聚处理，得到复合高分子材料；除去表面活性剂后制得有序介孔高分子‑无机复合材料；碳化后制得有序介孔碳‑无机复合材料；再用酸或者碱液除去无机成分后，得到高比表面的介孔碳材料；其中：反应溶胶中，表面活性剂、高分子前驱体与溶剂的摩尔比为：1∶(0.01‑10000)∶(3‑70000)；复合溶胶中，表面活性剂、酸、水、高分子前驱体、添加剂与溶剂的摩尔比为：(0.25‑10)∶(1‑100)∶(30‑25000)∶(0.01‑1300)∶(0.001‑3000)∶(1‑280000)；所述的非离子表面活性剂为聚氧乙烯‑聚氧丙烯‑聚氧乙烯三嵌段共聚物，或者是反相的聚氧丙烯‑聚氧乙烯‑聚氧丙烯三嵌段共聚物；所述的高分子前驱体是分子量为200～5000的聚酰亚胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶、聚丙烯腈中的一种或几种，或者是由苯酚、糠醇、间苯二酚、对苯二酚、邻苯二酚中的一种或几种与甲醛形成的酚醛类高分子前驱体或糠醛类高分子前驱体；所述的添加剂是四氯化硅、四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四丙氧基硅烷或四丁氧基硅烷，或者是四氯化钛、钛酸四正丁酯、钛酸异丙酯、异丙醇铝、氯化铝、硝酸铝、柠檬酸铁或氯化铁；所用骨架支体为聚醚型聚氨酯海绵，聚酯型聚氨酯海绵之一中，或者它们的混合物；骨架支体与反应溶胶的体积比为：(1‑1000)。