[发明专利]一种酚醛树脂炭微球及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及化工合成树脂炭微球领域，具体涉及一种酚醛树脂炭微球、其制备方法及应用。一种酚醛树脂炭微球的制备方法，包括以下步骤：将热塑性酚醛树脂溶解在碱性溶液中得到体系I；将酚、醛、催化剂加入反应釜中，加热反应后得到体系II；将体系I与体系II混合均匀，调节体系pH为6.5‑10.5，加热反应，再经过分离、干燥得到酚醛树脂微球；酚醛树脂微球碳化后得到炭微球。本发明的显著优点是：作为制备该炭微球的方法，具有原料丰富，制备成本低，工艺简单，收率高，制备过程无需添加表面活性剂、乳化剂等助剂，反应条件温和，适合规模化工业生产等优点。制备的炭微球粒径均匀，球径及比表面积可控，压缩强度高、电化学性能优良。

技术领域

本发明涉及化工合成树脂炭微球领域，具体涉及一种酚醛树脂炭微球及其制备方法和应用。

背景技术

新能源作为一种绿色能源，近年来受到广泛的关注和研究，新能源的使用最重要的在于能源的储存和释放，锂离子电池和超级电容器等作为一种近年来广泛使用的新型高能蓄电池,它的研究与开发已经取得了重大的进展，是一个涉及化学、物理、材料、能源和电子学等多学科的交叉项目,研制中仍存在着许多问题。负极材料作为储能器件的主要组成部分，对其性能具有显著的影响，目前商业化使用的负极材料主要有石墨、活性炭等，但并不是一种最理想的负极材料，仍存在着能量密度低、循环稳定性不高等缺陷。

炭微球是一种新型功能材料,具有比表面积高、粒径和孔结构可调控等优点，可用作高性能锂离子电池负极材料，日益受到世界各国研究人员的重视。酚醛树脂炭微球由于其原材料酚醛树脂来源易得、成本较低、残炭高，并易活化成孔，因此是一种具有良好应用价值的炭材料，广泛应用于气体吸附和储存领域,并在超级电容器材料、锂离子电池、催化等方面有着巨大潜在的应用前景。目前制备酚醛树脂炭微球的方法主要有先通过悬浮法、乳液聚合法、喷雾干燥法、高压水热法等制备微球，然后碳化制备炭微球。但所制得的炭微球都是表面光滑结构，无法进行表面结构的调控，同时制备微球的方法中需要加入表面活性剂、乳化剂等助剂，或者需要高温高压等条件，操作复杂，难以实现规模化制备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种酚醛树脂炭微球及其制备方法和应用，解决现有技术中的酚醛树脂炭微球制备方法操作复杂，且制得的炭微球表面光滑，无法进行表面结构的调控的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

提供一种酚醛树脂炭微球，采用酚醛树脂微球碳化制得，所述炭微球表面为粗糙结构，粒径为20-1000nm，表面比表面积为40-100m²/g，主要成分为碳，所述碳的含量大于等于80％。

本发明的另一技术方案为提供一种上述酚醛树脂炭微球的制备方法，至少包括以下步骤：

1)将热塑性酚醛树脂溶解在碱性溶液中得到体系I；

2)将酚、醛、催化剂加入反应釜中，加热反应后得到体系II；

3)将体系I与体系II混合均匀，调节体系pH为6.5-10.5，加热反应，再经过分离、干燥得到酚醛树脂微球。

4)酚醛树脂微球碳化后得到炭微球。

本发明的有益效果在于：本发明的酚醛树脂炭微球，采用酚醛树脂碳化制备，表面为粗糙结构，主要成分为碳，碳的含量大于等于80％，可以作为制备新能源储能器件的电极材料，赋予了材料独特的表面特性，作为电极材料可以赋予电解液离子良好的附着空间，提高材料的电化学性能。作为制备该炭微球的方法，具有原料丰富，制备成本低，工艺简单，收率高，制备过程无需添加表面活性剂、乳化剂等助剂，反应条件温和，适合规模化工业生产等优点。制备的炭微球粒径均匀，球径及比表面积可控，压缩强度高、电化学性能优良。能应用于锂离子电池或钠离子电池负极材料，使得电池具有高的容量和稳定的循环性能。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的实施例1的炭微球的TEM图。