酚醛树脂基多孔炭材料制备的研究

酚醛树脂基整体式多级孔炭制备及孔结构调控该研究主要探讨了一种新型的酚醛树脂基整体式多级孔炭的制备方法及其孔结构的调控。

首先通过合成酚醛树脂基材料，并采用模板法制备出具有多级孔结构的酚醛树脂基前驱体；接着在高温条件下采用化学气相沉积法制备出酚醛树脂基多级孔炭。

通过对不同反应条件下的制备工艺进行优化，得到了具有不同孔径大小和孔壁厚度的多级孔炭。

同时，通过调节前驱体的组成和反应条件，可以实现多级孔炭孔径的单向或双向调控，进一步优化孔结构，提高其应用性能。

该研究为制备高性能多级孔炭提供了一种新的途径，并为其在储能、催化等领域的应用提供了有力支持。

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一种酚醛树脂基多孔活性炭小球的制备王希涛;石春杰;王康【摘要】采用海藻酸胺辅助溶胶-凝胶法,以可溶性酚醛树脂为碳源,通过调节酚醛树脂制备过程的温度和时间,制备出一种具有光滑表面、高球形度、高机械强度、大比表面积、粒径均匀可调等特征的多孔活性炭球.采用XRD、强度测定仪、N2吸附-脱附与SEM等方法对制备的多孔活性炭球进行表征,探究不同的制备条件对多孔活性炭球成型过程以及孔结构的影响.结果表明:制备酚醛树脂过程的温度和反应时间是影响多孔活性炭球形貌和孔结构的决定性因素;升高温度或延长反应时间均能提高酚醛树脂的聚合度,从而提高多孔活性炭球的机械强度和比表面积;酚醛树脂反应温度为95℃、反应时间为2h时,多孔活性炭球比表面积与机械强度最大,分别为454.7 m2/g与51.8 N/粒.%Using phenolic resol as carbon source and adjusting phenolic resin preparation temperature and time,a kind of porous active carbon spheres with smooth surface,high sphericity,high mechanical strength,large specific surface area and uniform particle size was prepared by alginate assisted sol-gel method.The characteristics of the porous carbon spheres were determined by XRD,tensile testing,N2 adsorption-desorption and SEM.The influence of preparation conditions on the formation processes and the porous structures was investigated.Experimental results show that the key factors affecting the morphology and pore structure of porous active carbon spheres are the phenolic resin preparation temperature and time.The polymerization degree of phenolic resin can be improved by increasing the reaction temperature or prolonging the reaction time,which enhances themechanical strength and specific surface area of the porous active carbon spheres.When the reaction temperature and the reaction time of phenolic resin are 95 ℃ and 2 h respectively,the specific surface area and the mechanical strength of porous activated carbon spheres reach the maximum values of 454.7 m2/g and 51.8 N/grain respectively.【期刊名称】《天津大学学报》【年(卷),期】2018(051)004【总页数】6页(P389-394)【关键词】酚醛树脂;海藻酸铵;多孔活性炭球【作者】王希涛;石春杰;王康【作者单位】天津大学化工学院,天津300350;天津大学化工学院,天津300350;天津市膜科学与海水淡化重点实验室,天津300350【正文语种】中文【中图分类】TQ133.1球形活性炭具有比表面积大、机械强度高、耐磨损、耐腐蚀、装填密度均匀以及在固定床使用时阻力小等一系列优点[1-2]，被广泛应用于催化、环保、医药、军事、电子等领域．目前，球形活性炭可以采用煤碳、高分子聚合物和沥青作为碳源进行制备[3-5]．其中，煤基球形活性炭存在杂质含量高、机械强度低等缺点[6]；此外，在制备过程中处理煤炭残渣的过程中还会产生SO2和NO等污染性气体[7]．沥青基活性炭小球存在制备成本高、操作过程复杂、炭球孔径分布不均匀、尺寸不易调节等问题[8]．因此在制备活性炭小球的过程中，急需获取一种新型碳源，既能简化制备过程，节约制备成本，又能制备出孔径分布均匀，具有高比表面积的多孔活性炭小球．酚醛树脂作为一种含碳化合物具有较高的碳含量．以酚醛树脂作为原料生产球形活性炭具有杂质含量低、机械强度高、表面积大、孔径尺寸大且分布易控制、吸附容量大等优良性能[9-11]．因此，以酚醛树脂为碳源制备球形活性炭成为目前研究开发的主要方向之一．本课题组前期开发了海藻酸辅助法制备氧化铝小球的方法，该方法是借助海藻酸钠的成胶性能，将混有拟薄水铝石和海藻酸钠的混合液与Ca2＋混合形成一种刚性壳体，包裹形成核壳结构．受此方法启发，本文研究了一种以酚醛树脂为碳源，采用海藻酸铵溶胶-凝胶法制备活性炭小球的方法[12]．探讨可溶性酚醛树脂的制备条件对多孔活性炭球成型以及孔结构的影响．海藻酸铵(ALG)、甲醛(37%,)、苯酚，皆为市售，工业级；其余试剂，天津市光复化学试剂有限公司，分析纯．美国康塔自动气体吸附仪(Quanta chrome Autosorb-1)，YHCK-2A型颗粒强度测定仪，S-4800型扫描电镜(SEM)，X射线衍射仪(D8-Focus)，FEI公司Tecnai G2,F20型场发射电子透射电镜(TEM)．将5,g苯酚和1,g氢氧化钠固体置于100,mL圆底烧瓶中，水浴加热至42,℃至其形成液体混合物．再向其中加入9,g质量分数为37 %,的甲醛溶液，搅拌，分别水浴加热至75,℃、85,℃和95,℃，在不同温度下分别维持反应时间为1,h和2,h．制得6种不同的可溶性酚醛树脂．多孔活性炭小球采用海藻酸铵溶胶-凝胶法制备．制备过程如下：分别将上述制备的可溶性酚醛树脂加入到80,mL(0.015,g/mL)的海藻酸铵溶液中．常温下搅拌3,h 直到二者充分混合．然后用注射器将混合液逐滴滴加到100,mL(0.2,mol/L)硝酸钙溶液中，形成钙凝胶球，充分浸泡24,h．将此凝胶球于室温下干燥48,h，于650,℃下30,mL/min氮气气氛中焙烧3,h．然后将焙烧得到的炭球用稀硝酸溶液浸泡，洗涤以去除Ca2+．最后将此炭球于50,℃下干燥24,h．为了方便说明，将以上6种可溶性酚醛树脂制备的活性炭小球分别标记为AC-T(t)，其中T代表可溶性酚醛树脂制备过程的反应温度，t代表可溶性酚醛树脂制备过程的反应时间．制备出的多孔活性炭球采用YHCK-2A型颗粒强度测定仪测定机械强度．每种不同的样品测定30颗，计算得到平均值表示颗粒的实际机械强度，单位为N/粒．多孔活性炭球的XRD采用Bruker axs D8,Discover型X射线衍射仪进行表征，Cu Kα l＝0.154,06,nm，管电压40,kV，管电流200,mA，扫描速度10 °/min，扫描范围为20°～70°．多孔活性炭球的比表面积及孔结构采用Quantachrome Autosorb仪器测定，由测定样品在-196,℃时的氮气吸脱附曲线得到．测定之前，样品先在200,℃下真空脱气6,h．样品的比表面积由BET公式计算，样品的孔结构由BJH法计算．透射电镜(TEM)采用FEI公司Tecnai G2,F20场发射电子显微镜测定，进一步观察多孔活性炭球的形貌和内部孔道结构．采用日本日立公司S-4800型场发射扫描电子显微镜(SEM)观察多孔活性炭球断面的形貌．活性炭小球的制备过程如图1所示．海藻酸铵是一种随机排列的具有线性结构的聚合多糖[13]．它是由β-D-甘露糖醛(M单元)和a-L-古罗糖醛酸(G单元)两部分组成，其中M单元和G 单元由a-1，4-糖苷键连接而成．G单元位于C—O—O所形成的三角键的顶端，相较于M单元，G单元具有更多的羧基—C—O—O基团，因此G单元与M单元相比具有更高的与金属离子结合的能力[14-16]．将海藻酸铵与酚醛树脂的混合液逐滴滴加到硝酸钙溶液中，Ca2＋会与存在于海藻酸铵中G单元上的羧基发生螯合作用，使海藻酸铵的分子链产生紧密的交联作用，进而螯合形成具有三维网状立体结构的海藻酸钙凝胶球[17]．由图1可以看出：海藻酸钙凝胶球呈紫红色球形，具有较好的圆整度．图2和图3分别展示了酚醛树脂不同制备条件得到的海藻酸钙湿球和干球的光学照片．由图2可以看出：虽然制备酚醛树脂的反应温度和时间不同，以Ca(NO3)2作为凝胶剂制备的Ca-凝胶湿球(Ca-AC)的直径约为3～4,mm，且都具有较好的圆整度．由图3可以看出，干燥后的炭球由于水分的溢出而收缩，直径约为2,mm左右．由干燥过程可知：酚醛树脂制备过程的反应温度低、时间较短时，干燥后的碳球具有凹凸不平的表面；提高反应温度，延长反应时间，凝胶球的表面变得光滑，圆整度逐渐提高，在95,℃反应2,h条件下制备的凝胶球具有光滑的外表和较好的圆整度．这是由于在短时间和低温下制备的酚醛树脂的聚合度较低，有部分苯酚和甲醛的混合液未得到充分聚合，其碳含量较低，因此制备的活性炭的碳含量随之降低．此外，由于酚醛树脂的可溶性，混合液与Ca2＋发生络合反应时，会有部分酚醛树脂和未完全聚合的苯酚与甲醛溶解于Ca(NO3)2溶液中，降低了凝胶球的圆整度．与此同时，包裹在球内部的Ca2＋也会随着酚醛树脂的部分溶解从炭球中渗透出来，致使制备的Ca-AC颜色透明且不饱和．多孔活性炭球干燥的过程中，Ca-AC中包裹的水分从球体中溢出，酚醛树脂的聚合度较低而导致制备的炭球的碳含量低，因此在干燥过程中，炭球会出现干瘪的现象，致使炭球表面凹凸不平．在长时间温度高的条件下制备的Ca-AC，由于酚醛树脂的高聚合度而呈现饱和的紫色，由于较高的碳含量，Ca2＋与海藻酸分子迅速凝胶而形成强度高、骨架稳固的凝胶球体，不会因内部水分的溢出而变形坍塌，因此利用长时间高温反应制备的酚醛树脂形成了表面光滑且具有较好圆整度的球形．此外，多孔活性炭小球经过650,℃、氮气气氛下焙烧以后呈光亮的黑色，尺寸为2～3,mm，具有较好的圆整度，如图4所示．图5为不同制备条件下得到的多孔活性炭小球的XRD谱图，从图中可以看出，由不同的条件制备出的酚醛树脂得到的多孔炭球具有几乎相同的XRD曲线，在2θ为20°～30°和40°～50°内各有一个较宽的非晶态活性炭[18]的弥散峰，这表明制备的多孔活性炭球主要是由无定形碳构成．对于不同条件下制备的多孔活性炭球进行机械强度和比表面积测定，结果如表1所示．随着制备酚醛树脂的反应温度的提高和反应时间的延长，所得到的活性炭小球都具有介孔结构，比表面积和孔容以及机械强度有所提高．制备酚醛树脂的高温和长时间反应增加了可溶性酚醛树脂的聚合度，酚醛树脂聚合度增加降低了本身的水溶性，继而提高了酚醛树脂和海藻酸铵混合液与Ca2＋络合能力，使形成的炭球具有较高的机械强度和稳定的骨架结构．因此，酚醛树脂的聚合度越高，炭球的机械强度越高．当炭球在氮气气氛下高温焙烧时，高聚合度的酚醛树脂具有较高的含碳有机物含量，这些存在于炭球内部的有机物会在高温下分解，以气体的形式冲出炭球，因此高聚合度的炭球因其本身的高有机物含量会在碳化过程中产生气体进而产生更多的孔道，使炭球具有较大的比表面积和孔体积．当制备酚醛树脂的反应温度为95,℃以及反应2,h时，所制备的活性炭小球比表面积达到最大454.7,m2/g，而此时的机械强度可高达51.8,N/粒.通过对由不同制备条件的酚醛树脂制得的多孔活性炭球的进一步分析，得到其氮气吸附-脱附等温曲线和孔径分布曲线，如图6和图7所示．由图6可以看出，由不同条件制备的酚醛树脂得到的活性炭球的N2吸附-脱附等温线在0.6～1.0的相对压力下出现明显的阶跃，产生滞后环，这是典型的H3型曲线[19]．由此类曲线的特征可知，这里制备的多孔活性炭球具有介孔结构．由图7可以看出，制备的多孔活性炭球的孔径大多分布在3～4,nm之间，处于介孔范围内，这与N2吸附-脱附等温线所证明的活性炭球具有介孔结构相对应．此外，由图中也可以明显看出，随着制备酚醛树脂条件的变化，多孔活性炭球的孔道分布状况发生变化．随着酚醛树脂反应温度的提高和反应时间的延长，酚醛树脂的聚合度提高，炭球内部孔道的数量增多，孔道大多集中分布在3～4,nm之间．图8所示为不同酚醛树脂制备条件下得到的多孔活性炭球的断面扫描电镜．在碳球的碳化过程中，炭球内部部分聚合物的分解是活性炭小球呈现多孔形貌的原因．由图8可以看出，随着制备酚醛树脂聚合度的提高，炭球内部越来越疏松，并随之伴有孔道结构．在85,℃下制备的酚醛树脂得到的炭球明显出现由较小的炭颗粒堆积而成的薄厚不一的片层结构．随着制备时间的延长，片层结构越来越多且越来越疏松．在95,℃下经过2,h反应后的酚醛树脂得到的炭球的断面可以看出：许多较薄的片层松散地堆叠在一起，片层与片层之间充满细小的孔道．这些片层结构使制备的活性炭小球具有较大的比表面积和孔体积．为了更清楚地观察多孔活性炭球的断面形貌和内部孔道的形貌，这里用透射电镜观察炭球的孔道形貌，如图9所示．图9为经过95,℃反应2,h制备的酚醛树脂得到的活性炭小球的透射电镜图．由图9(a)可以直观看出，此多孔活性炭小球是由薄厚不一的片层堆叠而成，孔道镶嵌在片层之间，这与SEM的结果一致．经过放大，由图9(b)可以看出，许多小孔分布在片层上．由此可知，多孔活性炭小球是由表面上均匀分布小孔的炭层堆叠而成．(1)通过海藻酸胺辅助溶胶-凝胶法，以可溶性酚醛树脂为碳源，成功地制备出了表面光滑、球形度高、机械强度高和比表面积较大的多孔活性炭小球．(2)可溶性酚醛树脂的制备条件对活性炭球的形貌和孔结构具有重要影响．实验结果表明，制备可溶性酚醛树脂的温度越高，反应时间越长，制备出的酚醛树脂聚合度越高，制备出的活性炭球的机械强度越大，比表面积越高．可溶性酚醛树脂的最佳聚合温度为95,℃，最佳反应时间为2,h，炭球的比表面积达最大为454.7,m2/g，机械强度可达51.8,N/粒．(3)鉴于此多孔活性炭球的高机械强度和较大比表面积，此炭球可应用于固定床反应器中作为催化剂或催化剂载体使用．此外，此炭球因其主要成分是碳，在高温下易通过焙烧除去，因此可作为工业模具使用．Preparation 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目前合成多孔炭材料的研究进展这篇文章对过去十年有关多孔炭的合成进展进行了总结。

采用不同路线，多孔炭可以具有不同的孔尺寸和孔结构。

通过活性过程已经合成了微孔活性炭。

有序微孔炭材料多孔炭主要用于气体分离、水纯化、催化剂载体、电化学双极板电容器电极材料、燃料电池。

多孔炭分为：＜2nm微孔，2nm＜介孔＜50nm，宏孔＞50nm。

传统制备多孔炭的方法有：1）化学活化、物理活化、化学物理活化；2）使用金属盐或有机金属化合物催化活化炭前驱体；含碳聚合物和可裂解聚合物的碳化；3）在超临界干燥条件下合成的聚合物气凝胶的碳化。

尽管采用上述方法合成了多种多孔炭，但多孔炭的均匀性还需要进一步改进。

过去十年，很多硬的、可设计的无机模板用来合成具有均匀孔尺寸的炭材料。

Knox和他的合作者首创了采用模板合成多孔炭的先河，从此以后，采用无机模板合成了具有微孔、介孔和宏孔的孔结构均匀的多孔炭。

模板合成多孔炭一般包括：1）制备炭前驱体/无机模板复合材料，2）碳化，3）移去无机模板。

目前已经不同无机材料作为模板材料，包括SiO2纳米颗粒，沸石类，多孔氧化铝膜，介孔二氧化硅。

大致的说，模板法一般分为两类。

首先，无机模板，如氧化硅纳米颗粒嵌入到炭前驱体内。

随后碳化，移去无机模板，产生独立的孔结构。

另一种是，炭先驱体引入模板孔内，碳化，移去模板，产生联通孔结构。

本文主要研究模板法合成多孔炭。

2.微孔炭2.1 无序微孔炭（分子筛炭）（MSCs）以煤或有机化合物为原料加工制成的孔径为分子级的多孔含碳物质。

分子筛炭是一类特殊的活性炭，其拥有几埃直径的均匀孔结构，已广泛用于分离气体分子，形状选择催化剂、电化学双极板电容器电极材料。

由于其疏水性和抗腐蚀性，MSCs可用于无机分子筛分。

MSCs最有代表性的制备方法是适当炭前驱体的裂解。

Miura et al.采用煤和有机添加剂裂解制备了MSCs。

添加有机添加剂可获得不同于只有煤存在的孔结构。

改变试验条件，可以改变孔尺寸。

多孔碳材料的制备及其储能性能研究随着能源危机的加剧，储能技术成为解决环境和能源问题的一项关键技术。

多孔碳材料因其优异的电化学性能而成为超级电容器、锂离子电池、燃料电池等储能器件的重要材料。

本文将介绍多孔碳材料制备方法和储能性能研究进展。

1. 多孔碳材料制备方法多孔碳材料的制备方法包括模板法、碳化物法、水热法、物理气相沉积法等。

其中模板法得到的多孔碳材料具有孔径分布均匀、孔径大小可调、孔壁光滑等优点。

碳化物法制备的多孔碳材料具有高比表面积和丰富的孔洞结构。

水热法可以制备出纳米级多孔碳材料，具有较高的电容性能。

2. 多孔碳材料的储能性能研究进展多孔碳材料的电容性能受孔径大小、孔隙度和孔道结构等多种因素影响。

近年来，研究人员通过控制碳材料的孔径、孔隙度和孔道结构等因素，进一步提高了多孔碳材料的储能性能。

（1）孔径大小对储能性能的影响理论上，孔径越小，电容越大。

实际研究发现，孔径在1~10 nm的多孔碳材料具有优异的电容性能。

当孔径小于1 nm时，电容反而降低。

这是因为孔径过小时，电解液中离子难以进入孔道内部，导致电容降低。

（2）孔隙度对储能性能的影响孔隙度是指多孔碳材料的空隙占比。

一般来说，孔隙度越高，电容越大。

然而，孔隙度过高会导致电容下降。

这是因为孔道结构过于分散，导致离子传输困难，影响电容性能。

（3）孔道结构对储能性能的影响多孔碳材料的孔道结构包括直孔、弯曲孔、分支孔等。

研究表明，弯曲孔和分支孔有利于离子传输，提高了多孔碳材料的储能性能。

3. 多孔碳材料未来研究方向多孔碳材料的制备和储能性能研究在过去几十年里得到了飞速发展。

未来，需要进一步探究多孔碳材料的制备新方法、孔道结构调控机制、化学修饰等，提高多孔碳材料的储能性能。

同时，多孔碳材料在储能器件中的应用仍需加强探索，拓宽多孔碳材料的应用领域。

4. 结论多孔碳材料制备方法多种多样，不同制备方法得到的多孔碳材料具有不同的孔径大小、孔隙度和孔道结构等，影响了其储能性能。

酚醛树脂为前驱体制备多孔碳泡沫材料3刘明贤,甘礼华,吴方锐,徐子颉,郝志显,田　辞,陈龙武(同济大学化学系,上海200092)摘　要:　以液态酚醛树脂为前驱体,正戊烷为发泡剂,吐温80为匀泡剂,在高压釜中通过卸压发泡的方法制备了酚醛树脂泡沫,然后将其经1000℃碳化后得到碳泡沫。

研究结果表明,所得的典型碳泡沫样品是一种以无定形碳结构为主的轻质多孔碳材料,密度约为0.15g/cm3。

碳泡沫的微结构可以通过调节卸压速率而得到有效控制,当卸压速率为0.05M Pa/min时,可以得到孔洞相互贯穿、平均孔径约为300μm且分布较为均匀、接点完好,韧带光滑的多孔碳泡沫。

关键词:　碳泡沫;多孔材料;制备;酚醛树脂;卸压速率中图分类号:　O648;TQ127.11文献标识码:A 文章编号:100129731(2008)01201082031　引　言碳泡沫是一种以碳原子为骨架,碳原子之间相互连接形成多孔网络结构的轻质固体材料。

依据前驱体和制备工艺的不同,这种新型的多孔功能材料既能制成低热导率(0.3W/(m・K))的热绝缘材料,也能制成高热导率(150W/(m・K))的导热材料[1]。

此外,它还具有孔隙率高,比表面积大,密度小,热膨胀系数低以及耐高温、耐腐蚀等优良性质,因此,碳泡沫在热控材料、电极材料、催化、环保等领域中均有着十分广阔的应用前景[1～6]。

1964年,Walter Ford首次通过高温分解热硬化树脂泡沫的方法制备了具有网状结构的玻璃质的碳炮沫[3]。

这种碳泡沫因其良好的绝缘性、吸附性以及热稳定性可作为高温绝缘体,在航空工业中有着广泛的应用。

1999年,Alf red H.Stiller等以煤为前驱体制备出一种具有较高强度和优良绝缘性的碳泡沫[7]。

目前国内外学者对碳泡沫的制备研究主要集中两个方面[8～15]:(1)选用不同的前驱体如煤、木质素、聚酰亚胺和各种沥青等来制备碳泡沫;(2)采用不同的发泡方法,通常分为高压发泡法和常压发泡法。

万方数据　万方数据Ｎｏ．１６王存国等：多孔酚醛树脂热解碳材料的制备与结构１９１１盐酸溶液浸泡、过滤，将滤液中水分蒸发，将析出的ＺｎＣｌｚ粉末称重发现，反应过程中产生的ＺｎＣｌ２的量与裂解前加入酚醛树脂中固化的ＺｎＣｌ２的量基本相等，这表明在裂解过程中大量ｚｎ２＋是以体积较大Ｉ幂Ｊ［Ｚｎ（Ｈ２０）６】２＋，［Ｚｎ（Ｈ２０）５０Ｈ］＋（［Ｚｎ（Ｈ２０）６］”一［Ｚｎ（Ｈ２０）５０Ｈ］＋＋Ｈ＋）及［ＺｎＣｌ４（Ｈ２０）２】２一等水合离子的形式产生与快速逸出的，中间伴随一定量的ＨＣ！分子（Ｈ＋＋Ｃｌ一一ＨＣｌ）同时逸出。

最终导致在裂解产物中形成大量纳米与超微米孔洞。

既大幅度地增加了材料的比表面积，又改变了裂解产物的微晶尺寸和层间距．后文的红外光谱及ｘ射线衍射等实验将进一步说明酚醛树脂的裂解过程，因此在３５０５５０℃这～温度范围内控制好水合离子的逸出速度是裂解产物形成大小均匀孔洞的关键步骤之一．ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＰＣ圈１酚醛树脂的ＴＧ曲线Ｆｉｇｕｒｅ１ＴｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／ｏＣ圈２加入氯化锌固化的酚醛树脂的ＴＧ曲线【ｍ（酚醛树脂）：ｍ（ＺｎＣｈ）＝１：３】Ｆｉｇｕｒｅ２ＴｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎｄｏｐｅｄｗｉｔｌｌＺｎＣｌ２【ｒｅ（Ｒｅｓｉｎ）：ｍ（ＺｎＣｌ２）＝１：３】２．２ＳＥＭ与表面吸附实验分析未加发泡剂的酚醛树脂在瓦为６００＇ｃｏｏ裂解产物（２００目、放大１００倍）的ＳＥＭ图片如图３ａ所示．可见，产物粒径大小不一，且具有尖锐的棱角，用２００目筛子进行筛选，只有少量裂解产物透过筛孔。

表面吸附实验测得其比表面积只有５０～７０ｍ２·ｇ～．加入一定比例发泡剂（酚醛树脂与氯化锌的质量比为ｌ：３）的酚醛树脂在瓦为６００℃时裂解产物（３００目、放大１００００倍）的ＳＥＭ图片如图３ｂ所示．与未加发泡剂（图３ａ）相比，加入发泡剂后再裂解，产物粒径大幅度减小，且颗粒大小比较均匀，大部分样品能透过３００目筛孔，且颗粒中间分布着大量微孔，表面吸附实验测得其平均孔径大约为１１Ａ，比表面积可达２１５０ｍ２，ｇ～．圈３（ａ）未加发泡剂的酚醛树脂在６００℃时裂解产物（放大１００倍）的ＳＥＭ照片和（ｂ）加发泡剂的酚醛树脂在６００℃时裂解产物（放大１００００倍）的ＳＥＭ照片Ｆｉｇｕｒｅ３ＳＥＭｐｈｏｔｏｓｏｆ（ａ）ｐｒｉｓｔｉｎｅｐｏｌｙａｃｅｎｉｃｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ（ＰＡＳ）（６００℃）ｍａｔｅｒｉａｌ（Ｘ１００）ａｎｄ（ｂ）ｐｏｒｏｕｓＰＰＡＳｍａｔｅｒｉａｌ（６００℃）（×１００００）表ｌ为裂解温度为６００℃时掺杂不同质量比例的ＺｎＣｌ２对酚醛树脂热裂解产物比表面积和孔径的影响．可见未掺杂ＺｎＣｌ２的酚醛树脂，其比表面积只有７０１１１２．ｇ－１左右，当酚醛树脂与ＺｎＣｌ２的掺杂比例达１：３或１：４时，氯化锌对酚醛树脂的活化比较彻底，裂解产物的比表面积可达２１００ｍ２·ｇ＿１以上，其平均孔径大约为１．１ａｍ．可见，氯化锌在酚醛树脂热裂解过程中，一方面加速了裂解过程中的脱水速度，另一方面扩大了裂解产物的孔径和比表面积，因此。

专利名称：一种基于聚苯胺改性的酚醛树脂基多孔碳的制备方法
专利类型：发明专利
发明人：邱鸿浩
申请号：CN201710297905.3
申请日：20170429
公开号：CN107032320A
公开日：
20170811
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于聚苯胺改性的酚醛树脂基多孔碳的制备方法，其步骤包括在酚醛树脂中共混加入造孔剂，140～200℃固化后粉碎，900℃炭化，球磨粉碎后装袋备用；将苯胺单体、有机活化蒙脱土、质子酸溶液加入上述所得样品中在40～60℃下以600～1000r/min的速度搅拌5～8h；在0～20℃下将氧化剂溶解在质子酸中，加入上述所得悬浮体系中，在氮气保护下反应6～8h，经过滤、洗涤、干燥得到目标产物。

本发明制得的基于聚苯胺改性的酚醛树脂基多孔碳中由于聚苯胺分散性较好，比表面积较大，从而与现有技术中聚苯胺和酚醛树脂的简单复合相比，提高了其作为超级电容器的比电容。

申请人：成都博美实润科技有限公司
地址：611230 四川省成都市崇州经济开发区飞云东路495号
国籍：CN
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