[发明专利]一种利用氢键有机骨架制备疏水性碳材料的方法

说明书

本发明涉及碳材料领域，具体涉及一种利用氢键有机骨架制备疏水性碳材料的方法。本发明一种利用氢键有机骨架制备疏水性碳材料的方法，具体制备方法如下：（Ⅰ）将氢键有机骨架和糠醛按比例混合，加入少量去离子水后置于水浴锅中加热搅拌，直至水分蒸干；（Ⅱ）将蒸干后的样品中收集到聚四氟乙烯内衬中，移入水热釜，反应，得到前驱体；（Ⅲ）将前驱体移入石墨舟，氮气气氛下，升温，直至900℃，保温，得到疏水界面碳材料；本发明提出利用氢键有机骨架制备疏水界面碳材料，制备过程简单，可以进行工业化生产；另外所制备的碳材料一步成型，避免了再次使用有机溶剂刻蚀带来的污染。

技术领域

本发明涉及碳材料领域，具体涉及一种利用氢键有机骨架制备疏水性碳材料的方法。

技术背景

疏水性界面材料由于其特殊浸润的特点，被应用于航空宇航工程方面、自清洁领域等。

碳材料因其大的比表面积和丰富的孔结构以及稳定的物理化学性质等优点成为二十一世纪最重要的材料之一，被大量研究应用于吸附、催化、储能、过滤等多个领域，具有广阔的市场需求，而具有特殊表面浸润性碳材料，将会再次扩大碳材料的适用范围，促进碳材料更加宽范围的应用。

目前制备超疏水表面的方法可以大致分为两种途径：其一是，采用具有较低表面能的固体材料，在其表面直接制备出微纳米粗糙的结构；其二是，在一般材料表面，首先制备出粗糙的微纳米结构，然后采用具有低表面能的物质进行进一步的表面修饰。

上述方案存在的缺点：1.微纳米架构的制备工艺繁琐，并且制备设备价格昂贵，难以实现多级微纳米结构的组装；2.低表面能的物质大多数为有机溶剂，大量使用有机溶剂会对环境造成不可逆的影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出利用氢键有机骨架制备疏水界面碳材料，制备过程简单，可以进行工业化生产；另外所制备的碳材料一步成型，避免了再次使用有机溶剂刻蚀带来的污染。

本发明一种利用氢键有机骨架制备疏水性碳材料的方法，具体制备方法如下：

（Ⅰ）将氢键有机骨架和糠醛按比例混合，加入少量去离子水后置于水浴锅中加热搅拌，直至水分蒸干；

（Ⅱ）将蒸干后的样品中收集到聚四氟乙烯内衬中，移入水热釜，反应，得到前驱体；

（Ⅲ）将前驱体移入石墨舟，氮气气氛下，升温，直至900℃，保温，得到疏水界面碳材料；

步骤（Ⅱ）反应温度小于等于150℃。

进一步的，氢键有机骨架的制备方法为：

①三聚氰胺溶于二甲基亚砜中，三聚氰酸溶于二甲基亚砜中，充分搅拌均匀后将三聚氰胺滴加到三聚氰酸中，滴加过程中应持续搅拌；

②将得到的混合液抽滤后烘干。

进一步的，氢键有机骨架和糠醛的比例混合为：2:1。

进一步的，步骤（Ⅰ）水浴锅温度为50℃。

进一步的，步骤（Ⅱ）反应条件为：150℃下反应20小时。

进一步的，步骤（Ⅲ）升温速度为：2℃/min；保温时间为：1h。

进一步的，步骤（Ⅰ）中还加入过硫酸钾，具体步骤（Ⅰ）为：将氢键有机骨架、糠醛、过硫酸钾按比例混合，加入少量去离子水后置于水浴锅中加热搅拌，直至水分蒸干；氢键有机骨架、糠醛、过硫酸钾质量比比例为：2:1：0.01。

进一步的，步骤①中三聚氰胺溶于二甲基亚砜中的用量为：三聚氰胺0.45g溶于20ml二甲基亚砜中；三聚氰酸溶于二甲基亚砜中的用量为：三聚氰酸0.46g溶于10ml二甲基亚砜中；步骤①中三聚氰胺滴加到三聚氰酸中时，三聚氰的滴加速度为：3滴/秒

进一步的，步骤②烘干条件为：50℃烘干24小时。

本发明的有益效果：