[发明专利]一种多级孔糖基碳材料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种多级孔糖基碳材料及其制备方法和应用，其制备过程将软模板法合成多孔碳与溶胶凝胶过程相结合，具体包括以下步骤：将模板剂溶于溶剂，搅拌条件下添加糖基碳源、含硅化合物，使混合物成溶胶状态，水热处理后成凝胶状态，经干燥、碳化和后处理，得到多级孔碳材料。本发明分别采用糖类物质和季铵盐作为碳源和模板剂，糖类具有来源广，价格低廉，环境友好等优点。本发明旨在解决现有传统方法制备多级孔碳材料时合成步骤繁琐、原料毒性较大，比表面积和孔容较小及孔径分布不均一的问题。该材料结合了微孔利于吸附和介孔利于扩散的优点，对二氧化碳有较好的吸附性能，在电化学及催化等领域同样具有很好的应用前景。

主权项

1.一种多级孔糖基碳材料，其特征在于：所述多级孔碳材料的比表面积为1300~1800 m²/g，孔容为1.0~1.4 cm3/g，微孔孔径为1.0~1.9 nm，介孔孔径为3.0~4.5 nm；所述多级孔糖基碳材料由以下步骤制备得到：步骤一，溶胶过程：将模板剂与乙醇按照0.5~1.5：30~40的质量比混合，在机械搅拌条件下得到澄清透明溶液A；将碳源以6~7：15~20的质量比溶解于浓度为0.1~2 M盐酸溶液后，得混合溶液B；将混合溶液B以0.5~5滴/秒的速度加入溶液A中，继续搅拌30~60 min后，得到溶液C；将含硅化合物与乙醇按照9~13：30~40的质量比以0.1~5滴/秒的速度加入到溶液C中，室温下机械搅拌得到溶胶；其中，模板剂为季铵盐；碳源为葡萄糖、果糖、蔗糖或乳糖的一种；步骤二，凝胶过程：将步骤一所得的溶胶转入反应釜，于温度90~170 ℃下保持24~36 h，然后冷却至室温，得凝胶状物并将该凝胶状物置于烘箱中干燥，得到固体颗粒；步骤三，碳化后处理过程：将步骤二所得固体颗粒放入管式炉中，在N₂氛围中进行碳化，碳化的条件为：在500~1000 ℃温度下保持2~8 h；将碳化后产物以1~4：60~70的质量比置于摩尔浓度为1~4 M的NaOH溶液中，搅拌6~12 h，置于70~90 ℃水热釜中处理10~24 h；然后用蒸馏水洗涤固体颗粒至pH为中性，进行过滤分离干燥，最终产物即为多级孔碳材料。