多孔酚醛树脂热解碳材料的制备与结构

摘要酚醛树脂是苯酚和甲醛的缩聚合物。

在早期工业合成塑料中就包括这一类材料。

它可由两种不同方法制备。

第一种方法是碱催化缩合，而第二种方法是酸催化缩合。

由碱催化得到的产物是甲阶酚醛树脂，而酸催化制得的产物是热塑性酚醛树脂。

酚醛树脂广泛应用于涂覆和层压制品中。

纯树脂用作结构材料太脆，但当加入各种各样的填料后就变成有用的塑料了。

酚醛树脂是世界最早人工合成和工业化生产的一类合成树脂，其原料易得，生产工艺简单，综合性能优良，应用非常广泛，因此研究酚醛树脂的制备方法，具有很高的社会意义和经济价值。

根据缩聚时所用的酸性或碱性催化剂，得到不同的最终产物。

在酸性介质中缩合时，得到可溶可熔的酚醛树脂，称为酚醛清漆（novolaks），这种产物经长时间加热也不再进一步缩合；在碱性介质中，则得到可溶可熔的含有一个或多个苯核的羟基酚，称为可溶性酚醛树脂(resols),不像酚醛清漆那样，可溶性酚醛树脂加热就转变成不溶不熔的产物（不熔性酚醛树脂，resites）。

本论文通过实验设计出制备酚醛树脂的最优方案，经过熔酚、加料、升温、恒温、降温等步骤制备出酚醛树脂，。

根据产品的外观、固含率、pH、游离醛含量、溶酸性等技术指标测定所得产品得到固含率为36.72 %，游离醛含量为11.09%的酚醛树脂。

最后介绍了酚醛树脂在生活中的应用。

关键词：苯酚；甲醛；酚醛树脂；尿素ABSTRACTPhenolic resin is the shrinkage of phenol and formaldehyde polymer. In the early industrialized synthesis including this kind of plastic materials. It consists of two different methods of preparation. The first method is alkali condensation, while the second method is to acid catalytic condensation. The product by alkali catalyst is resol, while acid catalytic system of product are thermo plastic phenolic resin. Phenolic resin is widely used in coating and laminated products. Pure resin as structure material, but when join various packing will become useful after the plastic.Phenolic resin is the earliest artificial synthesis and industrialized production of synthetic resin, its simple production technology of reactants, excellent performance, and are widely used, so the study methods of preparation, phenolic resin with high economic value and social significance.According to the polycondensation catalyst, acidic or alkaline different final product. In acidic medium condensation, soluble can melt of phenolic resin, called phenolic aldehyde varnish (novolaks), the product after long time no further condensation heat, In alkaline medium, get the melting of soluble can contain one or more of the hydroxyl phenol, benzene nuclear soluble phenolic resin resols (called), unlike phenolic aldehyde varnish, soluble phenolic resin heating is transformed into insoluble don't melt product (not melt of phenolic resin, resites).The preparation process and phenolic resin application requirements, design the optimal preparation of phenolic resin, understand the application of phenolic resin in life. After charging, phenol, melt temperature, the temperature and cooling steps were phenolic resin. According to the appearance of the product, cure rate, PH, free aldehyde content, dissolve acid as determined from product technical indexes.In this paper, the preparation of experimental design the optimal scheme of phenolic resin, after welding, feeding, temperature, the temperature and cooling steps out of phenolic resin and preparation. According to the appearance of the product, solid rate, pH, free aldehyde content, dissolve acid as determined from product technical indexes obtained solid rate for free aldehyde content36.72 %, for11.09 % of phenolic resin. Finally introduces the application of phenolic resin in life.Keywords: phenol；formaldehyde；phenolic resin；urea目录第一章概述 .............................................................................................................. - 1 -1.1酚醛树脂的特点 (1)1.2酚醛树脂及塑料的发展史 (1)1.2.1世界酚醛树脂.................................................................................................................. - 1 -1.2.2我国酚醛树脂及其塑料的发展史 ........................................................................... - 2 -第二章酚醛树脂的应用领域 .................................................................................... - 3 -2.1粉状模塑料 .. (3)2.2酚醛层压塑料 (3)2.3酚醛造型材料 (3)2.4酚醛隔热、隔音材料 (4)2.5木制品黏结剂及其他专用型黏结剂 (4)2.6耐火材料结合剂 (4)第三章酚醛树脂的制备 .......................................................................................... - 5 -3.1酚醛树脂的合成反应 (5)3.2实验室制备 (5)3.2.1酸催化苯酚-甲醛缩合.................................................................................................. - 5 -3.2.2碱催化苯酚-甲醛缩合.................................................................................................. - 6 -3.2.3尿素改性酚醛树脂........................................................................................................ - 8 -3.2.4实验总结 ........................................................................................................................... - 9 -第四章酚醛树脂技术指标测定 ............................................................................... - 10 -4.1酚醛树脂P H值的测定 (10)4.2酚醛树脂中游离醛含量的测定 (10)4.3酚醛树脂溶酸性的测定 (11)4.4酚醛树脂固化率的测定 (11)4.5技术指标结果 (11)4.6讨论 (12)参考文献：............................................................................................................. - 13 -致谢 ...................................................................................................................... - 14 -第一章概述1.1 酚醛树脂的特点酚醛树脂（Phenolic resins）是一种以酚类化合物与醛类化合物经缩聚而制得的一大类合成树脂。

用于锂离子电池的新型酚醛树脂热解碳改性材料的制备与性能研究的开题报告一、研究背景和意义随着人们对环保、低碳、可再生能源等问题的日益关注，锂离子电池被广泛应用于电动汽车、储能装置等领域。

锂离子电池的正极材料主要由锂钴酸盐、锂铁磷酸盐等化合物构成，而负极材料则使用石墨为主。

目前，石墨负极的能量密度和循环寿命已经达到了相对较高的水平，但是，随着电动汽车应用日益普及和储能装置规模的不断扩大，锂离子电池正极材料的改进和负极材料的替代已经成为行业发展的关键问题之一。

基于此，本文主要针对锂离子电池负极材料的开发进行研究，通过使用新型酚醛树脂作为前体材料，通过热解碳化方法制备出具有优越性能的改性碳材料，旨在提高锂离子电池负极材料的能量密度、循环寿命等性能指标，促进锂离子电池在新能源领域的应用。

二、研究内容和步骤本文的研究内容主要包括以下几个方面：1.酚醛树脂合成及其表征：合成新型酚醛树脂，通过红外光谱、核磁共振等手段对其进行表征。

2.改性碳材料制备：使用溶胶凝胶法制备出酚醛树脂前体溶胶，并通过热解碳化方法制备改性碳材料。

3.材料性能测试及分析：通过物理化学性质测试、扫描电镜、XRD等测试方法对碳材料进行性能测试和表征，并对其电化学性能进行测试和分析。

4.性能优化与研究：通过调控酚醛树脂合成方法、碳化温度和时间等参数，优化材料性能，并对其电化学性能进行研究和分析。

三、研究预期成果本文旨在通过新型酚醛树脂热解碳改性材料的研究，制备出具有优越性能的锂离子电池负极材料。

预期成果包括：1.成功合成改性碳材料，并对其进行表征和性能测试。

2.发现酚醛树脂用于锂离子电池负极材料改性的新途径。

3.优化制备条件，提高材料的电化学性能和循环寿命等性能指标。

四、研究应用前景锂离子电池广泛应用于电动汽车、储能装置等领域，具有广阔的市场前景。

通过新型酚醛树脂热解碳改性材料的研究，制备出具有优越性能的锂离子电池负极材料，将有望提高锂离子电池的能量密度、循环寿命等性能指标，促进锂离子电池在新能源领域的应用，并具有很好的应用前景。

多孔生物炭制备以多孔生物炭制备为标题，我们将探讨多孔生物炭的制备方法以及其在环境保护和农业领域的应用。

一、多孔生物炭的制备方法多孔生物炭是一种由生物质经过热解和炭化而制得的炭材料。

其制备方法主要包括以下几个步骤：1. 原料选择：多孔生物炭的制备原料可以是各种生物质，如木材、秸秆、植物残渣等。

选择适合的原料对于制备高质量的多孔生物炭至关重要。

2. 碳化热解：将生物质原料加热至高温，使其热解产生固体炭和气体产物。

在热解过程中，通过调节温度和保持适当的气氛，可以控制炭化过程中的物理和化学性质，从而获得所需的多孔结构。

3. 活化处理：在碳化热解后，可以通过活化处理进一步增加多孔结构。

活化处理可以使用化学方法或物理方法进行，如碱活化、酸活化、水蒸气活化等。

这些活化方法能够增加生物炭的比表面积和孔径分布，提高其吸附性能和催化活性。

4. 粉碎和筛分：经过碳化热解和活化处理后的多孔生物炭需要进行粉碎和筛分，以获得所需的颗粒尺寸和均匀性。

二、多孔生物炭的应用多孔生物炭具有很多优良的性质，因此在环境保护和农业领域有着广泛的应用。

1. 环境污染治理：多孔生物炭具有良好的吸附性能，能够吸附和去除水中的有机物、重金属和有害气体。

因此，它被广泛应用于废水处理、大气污染治理等领域。

同时，多孔生物炭还能够改善土壤的保水性和通透性，减少土壤中的有害物质含量，用于土壤修复和污染物的吸附。

2. 农业改良：多孔生物炭具有优良的保水性和吸附性能，可以改善土壤的肥力和水分保持能力。

同时，多孔生物炭中的孔隙结构有利于土壤微生物的生长和根系的伸展。

因此，多孔生物炭可用作土壤改良剂，提高农作物产量和土壤质量。

3. 能源利用：多孔生物炭是一种可再生能源，具有高热值和低排放的特点。

可以作为生物质能源的替代品，用于发电、供热等领域。

同时，多孔生物炭还可以用于制备电池材料和电容器材料，具有很大的应用潜力。

总结：多孔生物炭的制备方法包括原料选择、碳化热解、活化处理、粉碎和筛分等步骤。

摘要离子液体因为具有绿色环保、不易挥发、稳定性高以及结构设计性强等特点,最几年在合成碳材料中的应用引起了人们的广泛关注[1]。

且因多孔碳材料质量轻,法及其相关表征.稳定性好，耐高温,耐酸碱,无毒性,吸附性好等优点而在多领域中被广泛应用.本文主要介绍的是以PEI(聚醚酰亚胺Polyetherimide）为原料制备离子液体前驱体并制得碳材料的方法。

首先通过向原材料PEI中加入溴乙腈（BrCH2CN）制备离子液体前驱体，向得到的离子液体前驱体中加入二氰胺银[AgN(CN)2]进行阴离子交换反应，最后通过活化法得到多孔碳材料。

这种方法的最大优点是有较高的碳产率。

关键词：离子液体、阴离子交换法、多孔碳材料AbstractIn recent years，the application of ionic liquid in the synthesis of carbon materials has aroused extensive attention because of its features， such as green， less volatile, high stability and structural design of characters。

And because the porous carbon material with light weight, good stability， high temperature resistance， acid and alkali resistant， non—toxic and good adsorption, it has been used in many fields. This paper mainly introduces the PEI （Polyetherimide） prepared for ionic liquid precursors, methods of carbon materials and related characterization. First by PEI of raw materials to join bromoacetonitrile (BrCH2CN) of ionic liquid precursor preparation, obtained by ionic liquid precursor to join dicyanamide silver [AgN （CN) 2］ by anion exchange reaction, the activation method of porous carbon materials。

研究热解产物对多孔碳的孔结构及表面性质的影响多孔碳是一种重要的材料，它具有大量的微孔和介孔，其表面活性较强，广泛应用于催化剂、电极材料、吸附剂等领域。

多孔碳的孔结构和表面性质对其性能有重要影响，而热解产物是形成多孔碳的关键。

因此，研究热解产物对多孔碳的孔结构及表面性质的影响具有重要的理论和应用价值。

1. 热解产物的物理化学特性对多孔碳的孔结构的影响热解产物是由原料分子在高温下裂解、重组而形成的物质，其物理化学特性对多孔碳的孔结构有重要影响。

例如，松香的热解产物中含有大量的芳香族化合物和少量的脂肪族化合物，其热解产物在多孔碳的形成过程中能够产生较多的孔隙，形成孔径较大、孔隙率较高的多孔碳。

而丙酸乙烯酯的热解产物中含有较少的芳香族化合物和较多的脂肪族化合物，其热解产物在多孔碳的形成过程中生成的孔隙相对较少，形成孔径较小、孔隙率较低的多孔碳。

此外，热解温度和保温时间也会对热解产物的物理化学特性产生影响，从而影响多孔碳的孔结构。

热解温度过高或保温时间过长，会导致热解产物过度热解，生成的芳香族化合物较多，而脂肪族化合物较少，形成的多孔碳孔径较小、孔隙率较低；而热解温度过低或保温时间过短，会导致热解产物未能充分热解，形成的多孔碳孔径较大、孔隙率较高。

2. 热解产物的形态特性对多孔碳的孔结构的影响热解产物的形态特性也会对多孔碳的孔结构产生影响。

热解产物的形态特性指的是其分子结构和分子大小等方面的特征。

例如，分子大小较大的多环芳香烃热解产物，在生成多孔碳的过程中，其分子往往需要通过聚合起来形成较大的芳香环，进而形成较小的孔径。

相反，分子大小较小的脂肪族烃热解产物，可以直接在多孔碳表面形成孔洞，因此形成的多孔碳孔径较大。

此外，热解产物在多孔碳形成过程中的空间排布也会影响多孔碳的孔结构。

如热解产物中存在的大分子能够与空气中的氧分子发生反应，引起氧化反应，进而导致孔洞的闭合，形成孔径较小、孔隙率较低的多孔碳。

3. 热解产物对多孔碳表面性质的影响多孔碳的表面性质对其应用性能有重要影响。

多孔炭材料简介由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的多孔炭材料在具备炭材料性质（如化学稳定性高、导电性好、价格低廉等）优点的同时，还具有比表面积大、孔道结构可控、孔径可调等诸多特点。

因此，多孔炭材料可应用于分离净化、色谱分析、催化、光学器件、能量存储、生物分离薄膜及纳米反应器等领域。

由三维网络结构形成的大孔结构使多孔炭材料具有优异的吸附性能。

目前，随着多孔炭材料研究的深入和应用的加快，在制备多孔炭材料时，不仅需要控制介孔材料的介观结构、孔径及孔道排列，而且对其微米级的宏观形貌也有具体要求。

现已经成功合成了球、纤维、棒、单晶和体材料等多种形貌的介孔炭材料。

一、多孔炭材料类型多孔炭材料根据孔直径大小分为三类：微孔炭材料（Micropore,＜2nm）介孔炭材料（Mesopore,2~50nm）和大孔炭材料Macropore,＞50nm）。

其中微孔炭材料又分为极微孔（＜0.7nm）和超微孔炭材料（0.7~2nm）。

根据多孔炭材料的结构特点，又将其分为无序多孔炭和有序多孔炭材料。

其中，无序多孔炭材料的孔道不是长程有序，孔道形状不规则，孔径大小分布范围宽。

无序微孔材料中很重要的一类是分子筛型微孔炭，具有均一的微孔结构，孔直径在几A之内。

图11为模板法制备的有序多孔炭及无序多孔炭的流程图5A为不连通孔道模板制备的无序多孔炭，B为相互连通空隙模板制备的有序多孔炭。

多孔炭的微孔材料适合于吸附小分子化合物，而介孔炭材料则适合吸附分子直径较大的染料、维生素及高分子化合物等。

二、制备多孔炭材料的原材料理论上，只要能得到炭都可用作合成多孔炭的原料。

因此，制备多孔炭材料的原料种类繁多，主要有生物质材料、合成高分子材料、废弃高分子材料、焦油与煤炭材料等四类。

1、生物质材料可用作炭材料前驱体的生物质材料，既可以是植物的枝、干、叶、果实与果壳，也可以是动物的骨头和粪便，也可以来源于海洋生物（如海藻）。

枝干类材料有木材、竹、树皮、玉米芯和茎；果壳类材料有稻麦壳、核桃、椰子壳、果核、栗子壳、棉子壳等；还有蔗糖、糖蜜、咖啡豆、甘蔗渣、甜菜渣、木质素等。