一种聚苯乙烯基层次孔炭材料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种聚苯乙烯基层次孔炭材料及其制备方法。该方法以线性聚苯乙烯为原料，无水三氯化铝为催化剂，无水四氯化碳为溶剂和交联剂，经Friedel-Crafts交联反应、水解、洗涤、干燥和炭化后得到聚苯乙烯基层次孔炭材料。本发明不仅制备工艺简单和环保，而且所得炭材料具有独特的层次性纳米结构：基元炭胶体颗粒内部含有三维网络微孔，基元炭胶体颗粒紧密堆叠和疏松堆叠分别形成中孔和大孔，各层次纳米孔道紧密相连。

主权项

一种聚苯乙烯基层次孔炭材料的制备方法，包括以下操作步骤：(1)将线形聚苯乙烯置于无水四氯化碳中，室温搅拌待其完全溶解，得到聚苯乙烯溶液；(2)将无水三氯化铝置于反应容器中，并加入无水四氯化碳，回流溶解，将步骤(1)所得聚苯乙烯溶液匀速地加入到三氯化铝溶液体系中，磁力搅拌下加热回流进行Friedel‑Crafts反应；(3)加入乙醇水溶液终止Friedel‑Crafts反应并发生水解反应，过滤得到固体产物，然后经洗涤、过滤和干燥后，得到前驱体产物——层次孔聚苯乙烯材料；(4)将步骤(3)所得层次孔聚苯乙烯材料置于炭化炉中，在惰性气体气氛下加热炭化，即得聚苯乙烯基层次孔炭材料；所述线形聚苯乙烯∶无水三氯化铝∶无水四氯化碳∶乙醇水溶液的用量配比为0.2～10g∶3～24g∶200～400ml∶100～200ml；步骤(2)中所述Friedel‑Crafts反应的条件为30～75℃反应2h～72h；步骤(4)所述惰性气体气氛为400ml/min流速的氮气气氛；所述炭化条件为以2～10℃/min的升温速率到300～900℃，炭化1～3h。