[发明专利]一种制备多孔碳的方法与多孔碳

说明书

本发明公开一种制备多孔碳的方法及多孔碳，其中，方法包括步骤：将碳源与活化剂混合均匀，并烘干后，惰性气氛下碳化，得到多孔碳；其中，所述碳源含有N、P、B和S中的一种或多种元素。本发明使用一些含N、P、B、S等元素的材料作为碳源，后经过活化剂活化制备高比表面积多孔碳。由于C‑N键、C‑P键、C‑B键和C‑S键相比于C‑C键键能更弱，所以活化剂会优先刻蚀N、P、B、S等杂元素及其周围的碳，从而形成均匀的孔洞，提高刻蚀效率，提高比表面积。

技术领域

本发明涉及多孔碳制备领域，尤其涉及一种制备多孔碳的方法与多孔碳。

背景技术

化学刻蚀法是目前常用的制备多孔碳材料的方法，一般使用KOH、H₃PO₄、ZnCl₂、CO₂、水蒸气等作为活化剂，高温下活化制备多孔碳材料。相比于模板法，生产成本更为低廉、生产周期更短，更容易实现工业化。化学刻蚀法是基于高温下活化剂与碳反应消耗一部分碳元素从而形成孔洞，并且生成的气体（二氧化碳、一氧化碳、甲烷等）从碳材料表面逸出，进一步形成孔洞。这其中存在的问题是，碳源的选择是影响活化效率的一个重要因素，目前常使用木材、果壳、煤等作为前驱体，但是由这些制备的活性炭比表面积以及孔隙率都相对较低。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种制备多孔碳的方法与多孔碳，旨在解决现有碳源制备的多孔碳比表面积以及孔隙率都相对较低的问题。

本发明的技术方案如下：

一种制备多孔碳的方法，其中，包括步骤：将碳源与活化剂混合均匀，并烘干后，惰性气氛下碳化，得到多孔碳；其中，所述碳源含有N、P、B、S中的一种或多种元素。

所述的制备多孔碳的方法，其中，所述碳源可以为聚吡咯、聚苯胺、聚多巴胺、聚吡啶、聚噻吩、聚丙烯腈、蛋白质、聚氨酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚以及其他含有N、P、B和S中的一种或多种元素的材料。

所述的制备多孔碳的方法，其中，所述活化剂为LiOH、NaOH、KOH、H₃PO₄、HNO₃、H₂SO₄、LiCl、KCl、NaCl、ZnCl₂、K₂CO₃ LiCO₃ Na₂CO₃中的一种。

所述的制备多孔碳的方法，其中，所述活化剂含有碳、氢、氧、氮、的中的一种或几种的极性、可挥发的化合物。

所述的制备多孔碳的方法，其中，所述活化剂为NH₃、CCl₃H、CCl₂H₂、CClH₃、CO₂或水蒸气。

所述的制备多孔碳的方法，其中，所述碳化的条件为：气体流量为30-500cc/min，升温速率为1-100℃/min，碳化温度为300-1000摄氏度，碳化时间为1-6h。

所述的制备多孔碳的方法，其中，还包括步骤：使用稀盐酸超声清洗所得到的多孔碳，然后用蒸馏水、乙醇洗至滤出液为中性。

所述的制备多孔碳的方法，其中，所述稀盐酸为0.1-2M稀盐酸。

所述的制备多孔碳的方法，其中，所述惰性气氛为氮气或氩气。

一种多孔碳，其中，采用如上任一所述的制备多孔碳的方法制备而成。