[发明专利]一种不对称结构多孔炭材料及其超组装制备方法

说明书

本发明属于炭材料领域，提供了一种不对称结构多孔炭材料及其超组装制备方法，将水、乙醇、乙二胺、氨水、间氨基苯酚、甲醛和硅酸四乙酯加入到反应容器中反应，然后将得到的固体物从反应容器中取出，用水和乙醇对固体物进行冲洗，烘干后得到不对称结构碳硅复合材料，将不对称结构碳硅复合材料置于惰性气氛中煅烧后，再将不对称结构碳硅复合材料加入氢氧化钠溶液中进行刻蚀反应，氢氧化钠与二氧化硅反应生成溶于水的硅酸盐，从而刻蚀掉二氧化硅，得到不对称结构多孔炭材料。本发明提供的不对称结构多孔炭材料的超组装制备方法原料简单、方法易行，易于工业化，本发明得到的不对称结构多孔炭材料在催化、医疗等领域应用广泛。

技术领域

本发明属于炭材料领域，具体涉及一种不对称结构多孔炭材料及其超组装制备方法。

背景技术

具有可控形貌和维度的纳米容器被认为是功能性材料中的一类重要角色并且在纳米科学和技术领域得到了广泛关注。随着纳米技术的不断进步，具有非球形几何结构或组成的不对称结构纳米材料的可控合成，如纳米碗状或纳米花瓶状结构，逐渐成为新的研究方向。这些特殊的结构可以赋予纳米材料一些新的性能并赋予其在纳米催化、能源转化等领域得到应用。事实上，文献报道了很多有趣的实验现象，如有多孔不对称结构的中空材料与相应的完整中空结构相比，可更有效地实现扩散传质以及可控负载和释放大、小客体分子等。

在各类不对称结构纳米容器中，炭材料因其优异的化学、热稳定性、高导电性等物理化学特质而备受关注。尽管已有大量工作被投入到多孔炭材料的制备、研究中，但是不对称结构多孔炭纳米材料仍然处于发展初期。只有少数报道利用间苯二酚-甲醛树脂类作碳源，二氧化硅作模板来制备相关材料。硬模板方法从概念上讲是一类最直接的策略，但它们的制备步骤一般较为复杂、冗长，成本高且需使用到有毒的试剂。因而，开发简单、廉价且绿色的方法制备各向异性炭材料极其重要。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种不对称结构多孔炭材料及其超组装制备方法。

本发明提供了一种不对称结构多孔炭材料的超组装制备方法，具有这样的特征，包括如下步骤：步骤1，将水、乙醇、乙二胺、氨水、间氨基苯酚、甲醛和硅酸四乙酯加入到反应容器中搅拌反应，得到固体物；步骤2，将固体物从反应容器中取出，用水和乙醇对固体物进行冲洗，烘干后得到不对称结构碳硅复合材料；步骤3，将不对称结构碳硅复合材料置于惰性气氛中煅烧后，再将不对称结构碳硅复合材料加入氢氧化钠溶液中，在加热条件下，搅拌反应得到不对称结构多孔炭材料，其中，在步骤1中，反应容器中氨的质量浓度为6.1g/L-9.8g/L，乙二胺的浓度为2.1g/L-4.2g/L。

在本发明提供的一种不对称结构多孔炭材料的超组装制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，间氨基苯酚、甲醛、硅酸四乙酯和乙二胺的质量比为26：17：80-120：10。

在本发明提供的一种不对称结构多孔炭材料的超组装制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，间氨基苯酚的质量浓度为6.1g/L-10.3g/L。

在本发明提供的一种不对称结构多孔炭材料的超组装制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，硅酸四乙酯的质量浓度为20.5g/L-42.0g/L。

在本发明提供的一种不对称结构多孔炭材料的超组装制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤3中，将不对称结构碳硅复合材料加入浓度为0.1mol/L-2.0mol/L氢氧化钠溶液中，加热至30℃-100℃，搅拌反应1h-48h得到不对称结构多孔炭材料。

在本发明提供的一种不对称结构多孔炭材料的超组装制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，水和乙醇的体积比为1：2-6。

在本发明提供的一种不对称结构多孔炭材料的超组装制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛。