[发明专利]一种宏量制备有序介孔高分子、碳材料和复合材料的方法

权利要求书

1.一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，再加入无机添加剂，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、无机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，或者是两嵌段共聚物；

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；

所述的无机添加剂是四氯化硅、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。

2.根据权利要求1所述的宏量制备介孔高分子、碳材料和复合材料的方法，其特征在于所述溶剂为水，或者为甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、异丙醇、四氢呋喃、乙醚、乙腈、苯、甲苯、氯仿之中的一种或者几种。

3.根据权利要求1所述的宏量制备介孔高分子、碳材料和复合材料的方法，其特征在于所采用的酸为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸、甲酸、丙酸或苯甲酸，或者其中种的混合物。

4.根据权利要求1所述的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)。

5.根据权利要求1所述的宏量制备介孔高分子、碳材料和复合材料的方法，其特征在于所述溶胶是在10-50℃条件下配置的；所述挥发溶剂的方法是在10-50℃空气中放置挥发，或者在真空、强制通风、鼓风、惰性气体保护、湿度恒定中一个或多个条件下挥发，挥发时间为0.1-240小时。

6.根据权利要求1所述的宏量制备介孔高分子、碳材料和复合材料的方法，其特征在于所述热聚处理温度为50-180℃，热聚时间为0.1-240小时；热聚在空气或者真空中进行，或者在氮气、氩气或者由它们组成的混合气体的气氛中进行。

7.根据权利要求1所述的宏量制备介孔高分子、碳材料和复合材料的方法，其特征在于所述焙烧在氮气、氩气之一或者它们混合气体中进行，或者在真空中进行；焙烧温度为180-2000℃，焙烧时间为0.1-240小时；升温速率为0.1-40℃/分钟；在180-600℃焙烧后制得介孔高分子或者介孔高分子-无机物复合材料，在601-2000℃焙烧后制得介孔碳或者介孔碳-无机物复合材料。

8.根据权利要求1所述的宏量制备介孔高分子、碳材料和复合材料的方法，其特征在于用0.5-6M氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液去除复合材料中的无机成分，或者用质量百分比为8-80％的氯化氢、氟化氢、硫酸或硝酸的水溶液去除复合材料中的无机成分，得到有序的介孔高分子、碳材料，反应时间为0.2-24小时。