[发明专利]一种由落叶松木屑制备高比表面积蜂窝状多孔泡沫炭的方法

说明书

所属技术领域：

本发明涉及炭材料制备领域，特别是涉及一种由落叶松木屑制备高比表面积蜂窝状多孔泡沫炭的方法。 

背景技术：

泡沫炭具有炭材料的高比表面积、结构稳定等特性之外，还具有密度小、绝热性好等特点，可广泛应用在吸附分离、负载催化、电极材料、军工和航天等领域。传统的泡沫炭前驱体大都是以煤和石油作为原料，能源危机的加剧，迫切需要寻找新的可再生能源来作为替代品。生物质是有效的可再生能源，使用果壳、果核、木屑或其他生物质直接热解的方法可制备炭材料，但这些炭材料大都没有有序的结构，合成时孔结构控制困难，只有经过活化后才会具有相对较高的比表面积和吸附容量。木材液化技术为生物质制备形貌和结构可控的炭材料奠定了基础。 

日本专利（06-100850）介绍了一种用酚类化合物液化木粉合成胶黏剂的方法。这种方法是在酸性条件下将木粉液化，再加入甲醛和氢氧化钠使液化木粉有效的转化成树脂胶黏剂。 

日本专利（08-003532）同样介绍了一种用酚类化合物液化木粉合成胶黏剂的方法。这种方法不同于日本专利（06-100850）的是，在酸性条件下用酚类物质液化后，然后中和至中性，使其与异氰酸盐混合，再加入甲醛使液化木粉有效的转化成树脂胶黏剂。 

公开号为CN200610012031.4的中国专利介绍了一种胶黏剂的制备方法，用苯酚在酸性条件下液化木屑，然后在碱性条件下合成热固性树脂，通过调变液化物与甲醛的比例制成不同性能的胶粘剂。用这种胶粘剂粘合模压材料具有良 好的生物降解性，是一种绿色环保的胶粘剂。但用木材液化物制备胶黏剂只是液化物的初步应用，应该改进技术，拓宽领域，使木材的附加值提高，用其来合成高品质的多种类的产品。 

公开号为CN201310037271的中国专利介绍了一种超声辅助快速液化生物质来制备多元醇的方法，原料是常见的生物质，像玉米秸秆、麦草、竹子、稻草等，以一种或多种多元醇为液化剂，在酸催化和微波辅助的条件下液化制得不同羟基含量的植物纤维素基多元醇。这种方法制得的多元醇反应活性高，官能度高，且安全环保。 

公开号为CN03146953.1的中国专利介绍了一种植物纤维液化物制备聚氨酯泡沫的方法，以多种多元醇为液化剂，再加入少量酸和酚催化，将稻草、蔗渣、竹子等为原料，加热液化，在加入发泡剂的方法制得了聚氨酯泡沫。这种方法不仅可以制得的硬泡沫，还可以制得软泡，是一种良好的建筑材料。但这种用液化物制备聚氨酯泡沫的应用，仍然停留在对液化物宏观的改造和利用，没有进行高层次的微观调控 

公开号为CN200710175769.7的中国专利介绍了一种木材液化制备炭纤维的方法，在磷酸做催化条件下，用苯酚液化木粉，得到木材液化物。加入一定量的合成剂，从室温经20-50min匀速加热到100-130℃，得到纺丝液，用纺丝机在氮气压下于110-130℃下纺成原丝，在通过炭化即可得到炭纤维。 

综上所述，液化生物质被用来做泡沫炭材料的专利并不多见，被用来做有序泡沫炭的就更鲜见，传统的制备方法泡沫炭只有在活化后才具有较高的比表面积和孔隙结构，但活化后泡沫炭的强度不好，限制了它的应用领域。 

发明内容：

本发明的目的在于提供一种由落叶松木屑制备高比表面积蜂窝状多孔泡沫 炭的方法。且泡沫炭的结构可以调控，过程简单，易于控制，原料廉价易得。 

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案包括：一种由落叶松木屑制备高比表面积蜂窝状多孔泡沫炭的方法，其特征在于：以落叶松木屑为原料，用苯酚将木屑加热液化，以液化物合成的热固性树脂为前驱体，以PEG2000作为造孔剂，正戊烷为发泡剂，浓硫酸为固化剂，在N₂保护下加热炭化，制备蜂窝状多孔泡沫炭，所制备泡沫炭的表观密度在0.020～0.035g/cm³之间，比表面积可达1580.97m²/g，孔容积为0.885cm³/g，平均孔径在2.1～2.5nm之间。 

本发明的优点是： 

1、本发明的原料不是用整块木材、木块或木片，只是用加工剩余的边角料木屑，把原来只能用来燃烧或者丢弃的落叶松木屑来当原料，变废为宝，用它来做原料制泡沫炭可以减少煤和石油产品的消耗量，降低环境负担。 

2、本发明使用木材液化技术，使得难以进行形貌和结构控制的木屑制备出结构可控的泡沫炭材料。