[发明专利]新型碳基材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种新型碳基材料及其制备方法，主要解决现有吸附回收材料在高湿度环境下疏水性差、吸附目标有机物分子容量低、真空脱附难度高、吸脱附速率慢的问题。本发明通过采用一种新型碳基材料及其制备方法，以苯酚或三聚氰胺、酸为反应原料，醛类水溶液为反应溶剂，经过溶胶凝胶‑冷冻干燥和碳化活化过程制得疏水型高比表面积碳基吸附材料的技术方案较好地解决了上述问题，可用于工程材料技术中。

主权项

1.一种新型碳基材料，所述碳基吸附材料比表面积为500～2300m2/g，介孔含量为30～70％，微观呈现出三维交联网状等级孔结构，介孔孔径大小为2～60nm，最可几孔径为1.7～3.8nm，碳基吸附材料与水的接触角大于120°；所述新型碳基材料的制备方法，以苯酚或三聚氰胺、酸为反应原料，醛类水溶液为反应溶剂，经过溶胶凝胶‑冷冻干燥和碳化活化过程制得疏水型高比表面积碳基吸附材料，所述醛类为乙醛、苯甲醛或丙醛，所述酸为甲酸、乙二酸、丁二酸、磷酸、盐酸、苯甲酸或苯乙酸中的一种；具体制备步骤包括：(1)首先将苯酚或三聚氰胺和醛类水溶液混合，然后加入酸搅拌混合均匀；(2)将步骤(1)中得到的混合溶液持续搅拌并固化后，进行预冻处理至‑80℃以下，随后放入真空冷冻干燥箱内进行干燥除水；(3)将冷冻干燥步骤得到的凝胶状块体放置于碳化活化设备中，排净反应器碳化管内空气后充入惰性保护气，将反应炉内温度升至600℃以上，反应时间超过3小时，加热期间保持惰性气体持续通入；(4)反应结束后，升高反应温度，期间停掉惰性保护气体气氛并向反应器内通入以二氧化碳为主要组分的其他混合气进行活化3小时以上，待产物冷却至室温后取出，最终得到疏水型碳基吸附材料；其他混合气为二氧化碳/水蒸气，二氧化碳/氢气，二氧化碳/氮气；所述混合溶液搅拌固化时间>12小时；步骤2)中持续搅拌的温度为70～100℃；样品冷冻干燥时间>24小时；反应炉内升温速率为<10℃/分钟；惰性保护气为氮气，氮气气氛中反应炉内温度为600～800℃；反应时间为3～6小时；二氧化碳气氛中活化温度为850～1100℃，活化时间为3～8小时；酚类与醛类的质量比为20～30、酸与醛类的质量比为35～45。