[发明专利]一种含轴向大孔的纤维状多孔碳材料的制备方法

摘要

一种含轴向大孔的纤维状多孔碳材料的制备方法，以高残碳率的热固性酚醛树脂为碳质前驱体，低沸点的乙二醇为微孔形成剂，低残碳率的细线为轴向大孔模板，通过配料、浸渍、定型、固化、热解等五大工序合成含轴向大孔的纤维状多孔碳材料。该多孔碳材料中的大孔沿着纤维轴向有序分布且呈现两端高度贯通的“蜂窝煤状”，通过调整配料时的成分以及工艺参数可以大幅度地调控孔径尺寸、气孔率、密度等特征参数，其中气孔率可在40～69％之间。该方法所需设备要求低，具有低成本、易工业化生产等特点。该方法不仅能合成有序分布的轴向大孔进而赋予多孔碳材料各向异性的特性，而且可大范围地调控多孔碳材料的孔隙结构。

主权项

一种含轴向大孔的纤维状多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)配料：首先按1:0.5～1:4的重量比将热固性酚醛树脂和乙二醇混合均匀，随后加入苯磺酰氯，搅拌均匀配成树脂混合物，并将获得的树脂混合物在室温下放置；其中，苯磺酰氯的加入量为热固性酚醛树脂和乙二醇总重量的8％；热固性酚醛树脂中的水含量为8～25％，粘度为0.9～20Pa·s，胶凝时间为5～30min；2)浸渍：首先将在室温下放置后的树脂混合物加热到50℃，随后将模板线浸入到树脂混合物中，并在50℃下浸泡，获得树脂复合线；其中，模板线为棉线、丝线、麻线、涤纶线、锦纶线、维纶线、涤棉混纺线中的任一种；3)定型：首先在树脂复合线上施加轴向正拉力，随后将处于轴向正拉力下的树脂复合线干燥；4)固化：将步骤3)干燥后的树脂复合线卸除轴向正拉力后再进行干燥，得到中间体；5)热解：在N2保护下进行将中间体热解，由室温升至800℃，保温1h，完成热解后随炉冷却至室温，获得含轴向大孔的纤维状多孔碳材料。