CN110228808A - 一种制备多孔碳材料的内相-外相协同的高内相乳液模板法 - Google Patents
一种制备多孔碳材料的内相-外相协同的高内相乳液模板法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110228808A CN110228808A CN201910460573.5A CN201910460573A CN110228808A CN 110228808 A CN110228808 A CN 110228808A CN 201910460573 A CN201910460573 A CN 201910460573A CN 110228808 A CN110228808 A CN 110228808A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- high internal
- internal phase
- phase emulsion
- porous carbon
- carbon materials
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 title claims abstract description 39
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 29
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims abstract description 23
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims abstract description 23
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 16
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NWGKJDSIEKMTRX-AAZCQSIUSA-N Sorbitan monooleate Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O NWGKJDSIEKMTRX-AAZCQSIUSA-N 0.000 description 2
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 2
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 2
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001474374 Blennius Species 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 1
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 1
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 239000006210 lotion Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
- C01B32/318—Preparation characterised by the starting materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
- C01B32/342—Preparation characterised by non-gaseous activating agents
- C01B32/348—Metallic compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/44—Raw materials therefor, e.g. resins or coal
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/46—Metal oxides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种制备多孔碳材料的内相‑外相协同的高内相乳液模板法，其是通过聚合反应交联外相，再将作为内相的海藻酸钠溶液进行交联，经干燥、碳化得到新型孔结构的多孔碳；具体为：首先将表面活性剂、单体和引发剂溶解在油性溶剂中得到油相，再将海藻酸钠水溶液缓慢滴加到油相中，得到油包水型高内相乳液，然后在70℃下进行聚合反应，得到固体块状中间产物；将其在氯化钙溶液中浸泡24h内相中的海藻酸钠进行交联；再除去水分，得多孔高分子复合材料；再经碳化得到多孔碳材料。本发明通过改变内相体积分数和内相海藻酸钠的浓度制得一系列具有不同孔结构的多孔碳材料，利用内相‑外相的协同作用实现了对多孔碳材料孔结构的调控。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种制备多孔碳材料的内相-外相协同的高内相乳液模板法。
背景技术
超级电容器是介于传统电容器与化学电源的一种新型储能元件，具有较高的比电容、充电时间短、使用寿命长、温度特性好和绿色环保等优点。超级电容器的用途非常广泛，如消费类电子产品、太阳能能源发电***、智能电网***、新能源汽车、工业节能***、脉冲电源***等领域。超级电容器中起核心作用的组成是电极，应用于超级电容器的各种电极材料包括碳材料、导电聚合物、金属氧化物及其复合材料，尤其是碳材料因其良好的物理和化学稳定性、来源广泛、导电性好而被认为是最有前景和应用最广的电极材料之一。
高内相乳液是指内相或分散相体积分数大于或等于74%的乳液。高内相乳液模板法是多孔碳制备的一个新途径，其优点是具有制备方法简单、孔径尺寸及分布可控、孔间可相互贯通等优点。采用聚合物碳化的方法，可以实现了多孔碳材料的制备，但是制备的多孔碳材料的比表面积较小不利于离子的储存及运输；本发明通过在内相中加入海藻酸钠，再内相交联实现了对原有的高内相乳液模板法制备的多孔材料内部空间的利用，有利于孔结构的构筑，提高比表面积，从而增强其在能源储存方面性能。
海藻酸钠是一种天然多糖，具有药物制剂辅料所需的稳定性、溶解性、粘性和安全性，作为增稠剂、稳定剂、乳化剂大量应用于生产工业中。海藻酸钠中含有大量的羧酸根，在其溶液中加入铝、钡、钙、铜、铁、铅、锌、镍等金属盐，就会生成不溶性的藻酸盐凝胶，碳化后得到的碳/金属氧化物可以提高超级电容器电极材料的比电容，因此其在电极材料的应用就受到众多研究者的关注。本发明通过调整高内相乳液模板内相中海藻酸钠的浓度和高内相乳液模板内相体积分数，使得液滴尺寸大小改变以及多孔高分子材料的表观密度的改变，实现对多孔碳材料孔结构的进行有效调控；同时海藻酸钠与金属离子交联碳化后，其具有的低反应电阻和高稳定性的特性，不仅可以确保多孔碳材料的完整性，还可以进一步引入孔结构形成多层级孔道结构提高碳材料的比电容，使其在作为超级电容器的电极材料时具有更优的电化学性能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种制备多孔碳材料的内相-外相协同的高内相乳液模板法，制备新型孔结构的多孔碳材料。通过调整高内相乳液模板内相体积分数和内相中海藻酸钠的浓度，实现对多孔碳材料孔结构的进行有效优化；同时海藻酸钠与金属离子交联碳化后进一步引入多层级孔结构及其自身具有的特性使得超级电容器的电极材料具有更优的电化学性能。
本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：
一种制备多孔碳材料的内相-外相协同的高内相乳液模板法，具体步骤如下：
（1）将一定量的单体、引发剂和表面活性剂完全溶解在油性溶剂中配成油相；
（2）在机械搅拌条件下将一定浓度的海藻酸钠水溶液缓慢加入到步骤（1）得到的油相中，滴加完毕后继续搅拌2h得到不同内相体积分数的油包水型高内相乳液；
（3）将步骤（2）得到的高内相乳液密封后在70 ℃下进行聚合反应，得到固体块状中间产物，将粗产品在氯化钙溶液中浸泡24 h对内相中的海藻酸钠进行交联，再用无水乙醇萃取除去水分，真空干燥后得到多孔高分子复合材料；
（4）将步骤（3）得到的复合材料浸入一定量的氢氧化钾溶液中，干燥后在700℃下碳化得到多孔碳材料。
步骤（1）中所述的单体为二乙烯基苯或苯乙烯与二乙烯基苯混合物。
步骤（1）中所述的油性溶剂为甲苯。
步骤（1）中所述的引发剂为偶氮二异丁腈。
步骤（1）中所述的表面活性剂在油相中的体积分数为5%-15%。
步骤（1）中，所述的单体与油性溶剂的体积比为1:2-2:1。
步骤（2）中所述的高内相乳液内相的体积分数为70%-90%。
步骤（2）中所述的海藻酸钠的质量分数为0.5%-5%。
步骤（4）中所述的氢氧化钾与复合材料的质量比为1:2-5:1。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明开发了一种制备多孔碳材料的内相-外相协同的高内相乳液模板法，可以制备新型孔结构的多孔碳材料。该方法通过内相交联实现了对原有的高内相乳液模板法制备的多孔材料内部空间的利用，有利于孔结构的构筑，提高比表面积，从而增强其在催化、吸附、能源储存方面性能。
（2）通过调整高内相乳液模板内相体积分数和内相中海藻酸钠的浓度，使得液滴尺寸大小改变以及多孔高分子材料的表观密度的改变，实现对多孔碳材料孔结构的进行有效调控从而提高了多孔碳材料的性能以及拓宽了其应用。
（3）海藻酸钠与金属离子交联碳化后，得到的碳/金属氧化物具有低反应电阻和高稳定性的特性，不仅可以确保多孔碳材料的完整性，还可以进一步引入孔结构形成多层级孔道结构提高碳材料的比电容，使其在作为超级电容器的电极材料时具有更优的电化学性能。
附图说明
图1为对比例1、实施例2，4制备的多孔碳材料的电镜图；其中，a：对比例1；b：实施例2，c：实施例4；
图2为实施例3，5-7制备的多孔碳材料的电镜图；其中，a：实施例5；b：实施例6，c：实施例3，d：实施例7；
图3为对比例1、实施例1-4制备的多孔碳材料的氮气吸脱附曲线图和孔径分布图；其中，a：氮气吸脱附曲线图；b：孔径分布图；
图4为对比例1、实施例1-4制备的多孔碳材料的恒电流充放电曲线图和循环伏安曲线图及对比例1、实施例1-7制备的多孔碳材料在不同电流密度下的比电容图；其中，a：恒电流充放电曲线图；b：循环伏安曲线图；c：比电容图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅仅限于这些实施例。
实施例1
首先将span 80、二乙烯基苯和偶氮二异丁腈溶解在甲苯中得到油相，span 80在油相中的体积分数为10%，单体与油性溶剂的体积比为1:1，引发剂：单体=1:10（摩尔比）；在机械搅拌条件下将含有浓度分数为0.5%海藻酸钠水溶液缓慢滴加到油相中，滴加完毕后继续搅拌2 h得到内相体积分数为85%的油包水型高内相乳液；密封后在70℃下进行聚合反应，反应24 h后得到固体块状产物；将粗产品在氯化钙溶液中浸泡24 h对内相中的海藻酸钠进行交联，再用无水乙醇萃取除去水分，真空干燥后得到多孔高分子复合材料；将得到的复合材料浸入4倍的氢氧化钾溶液，干燥后在700℃下碳化得到多孔碳材料。
实施例2：具体实验步骤与实施例1相同，配制的高内相乳液的水溶液为含有浓度分数为1%海藻酸钠水溶液。
实施例3：具体实验步骤与实施例1相同，配制的高内相乳液的水溶液为含有浓度分数为1.5%海藻酸钠水溶液。
实施例4：具体实验步骤与实施例1相同，配制的高内相乳液的水溶液为含有浓度分数为2%海藻酸钠水溶液。
实施例5：具体实验步骤与实施例1相同，配制的高内相乳液的内相体积分数为70%。
实施例6：具体实验步骤与实施例1相同，配制的高内相乳液的内相体积分数为75%。
实施例7：具体实验步骤与实施例1相同，配制的高内相乳液的内相体积分数为80%。
对比例1：具体实验步骤与实施例1相同，配制的高内相乳液的水溶液为去离子水。
表1 不同条件下制备的多孔碳材料的数据
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种制备多孔碳材料的内相-外相协同的高内相乳液模板法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将一定量的单体、引发剂和表面活性剂完全溶解在油性溶剂中配成油相；
（2）在机械搅拌条件下将一定浓度的海藻酸钠水溶液缓慢加入到步骤（1）得到的油相中，滴加完毕后继续搅拌2h得到不同内相体积分数的油包水型高内相乳液；
（3）将步骤（2）得到的高内相乳液密封后在70 ℃下进行聚合反应，得到固体块状中间产物；将中间产物在氯化钙溶液中浸泡24 h对内相中的海藻酸钠进行交联，再用无水乙醇萃取除去水分，真空干燥后得到多孔高分子复合材料；
（4）将步骤（3）得到的复合材料浸入一定量的氢氧化钾溶液中，干燥后在700℃下碳化得到多孔碳材料。
2.根据权利要求1所述的高内相乳液模板法制备多孔高分子复合材料的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的单体为二乙烯基苯或苯乙烯与二乙烯基苯混合物。
3.根据权利要求1所述的高内相乳液模板法制备多孔高分子复合材料的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的油性溶剂为甲苯。
4.根据权利要求1所述的高内相乳液模板法制备多孔高分子复合材料的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的引发剂为偶氮二异丁腈。
5.根据权利要求1所述的高内相乳液模板法制备多孔高分子复合材料的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的表面活性剂在油相中的体积分数为5%-15%。
6.根据权利要求1所述的高内相乳液模板法制备多孔高分子复合材料的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的单体与油性溶剂的体积比为1:2-2:1。
7.根据权利要求1所述的高内相乳液模板法制备多孔高分子复合材料的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的高内相乳液内相的体积分数为70%-90%。
8.根据权利要求1所述的高内相乳液模板法制备多孔高分子复合材料的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的海藻酸钠的质量分数为0.5%-5%。
9.根据权利要求1所述的所述的高内相乳液模板法制备多孔碳材料的方法，其特征在于：步骤（4）中所述的氢氧化钾与复合材料的质量比为1:2-5:1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910460573.5A CN110228808B (zh) | 2019-05-30 | 2019-05-30 | 一种制备多孔碳材料的内相-外相协同的高内相乳液模板法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910460573.5A CN110228808B (zh) | 2019-05-30 | 2019-05-30 | 一种制备多孔碳材料的内相-外相协同的高内相乳液模板法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110228808A true CN110228808A (zh) | 2019-09-13 |
| CN110228808B CN110228808B (zh) | 2022-07-08 |
Family
ID=67858732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910460573.5A Expired - Fee Related CN110228808B (zh) | 2019-05-30 | 2019-05-30 | 一种制备多孔碳材料的内相-外相协同的高内相乳液模板法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110228808B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112158837A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-01 | 福州大学 | 一种制备和调控氮/硫共掺杂多孔碳的高内相乳液模板法 |
| CN114684803A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-01 | 福州大学 | 一种利用高内相乳液模板制备表面负载镍/钴微颗粒的多孔碳复合材料的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2669260A1 (en) * | 2012-05-30 | 2013-12-04 | VARTA Micro Innovation GmbH | Method for producing a porous carbon material and porous carbon material which can be produced by the process |
| CN108539197A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-14 | 上海交通大学 | 高倍率钠离子电池负极用多孔石墨化硬碳的制备方法 |
| CN109346332A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-02-15 | 上海交通大学 | 基于海藻酸交联结构的锂离子混合电容器及其制备方法 |
| CN109336083A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-02-15 | 福州大学 | 一种高内相乳液模板法可控制备泡沫碳/碳纳米管复合材料的方法 |
| CN109637829A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-04-16 | 福州大学 | 一种通过海藻酸钠与二胺类化合物交联制备氮掺杂多孔碳的方法 |
-
2019
- 2019-05-30 CN CN201910460573.5A patent/CN110228808B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2669260A1 (en) * | 2012-05-30 | 2013-12-04 | VARTA Micro Innovation GmbH | Method for producing a porous carbon material and porous carbon material which can be produced by the process |
| CN108539197A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-14 | 上海交通大学 | 高倍率钠离子电池负极用多孔石墨化硬碳的制备方法 |
| CN109336083A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-02-15 | 福州大学 | 一种高内相乳液模板法可控制备泡沫碳/碳纳米管复合材料的方法 |
| CN109346332A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-02-15 | 上海交通大学 | 基于海藻酸交联结构的锂离子混合电容器及其制备方法 |
| CN109637829A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-04-16 | 福州大学 | 一种通过海藻酸钠与二胺类化合物交联制备氮掺杂多孔碳的方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112158837A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-01 | 福州大学 | 一种制备和调控氮/硫共掺杂多孔碳的高内相乳液模板法 |
| CN114684803A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-01 | 福州大学 | 一种利用高内相乳液模板制备表面负载镍/钴微颗粒的多孔碳复合材料的方法 |
| CN114684803B (zh) * | 2022-03-31 | 2023-11-28 | 福州大学 | 一种利用高内相乳液模板制备表面负载镍/钴微颗粒的多孔碳复合材料的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110228808B (zh) | 2022-07-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Guo et al. | Fe 3 O 4 nanoflakes in an N-doped carbon matrix as high-performance anodes for lithium ion batteries | |
| CN105502386A (zh) | 一种微孔碳纳米片的制备方法 | |
| CN105024044A (zh) | 一种高容量硅粉掺杂锂电池负极浆料的制备方法 | |
| CN105336940A (zh) | 一种钛酸钠纳米线/石墨烯复合负极材料及其制备方法 | |
| CN104795543B (zh) | 一种凹凸棒基硫复合材料及其制备方法和储能应用 | |
| CN106315552B (zh) | 一种分级多孔碳材料及其制备方法和应用 | |
| CN103787320A (zh) | 一种类石墨烯片层结构的碳纳米片材料的制备和应用 | |
| CN108892138A (zh) | 一种基于生物质衍生氮/氧共掺杂多级孔结构碳材料及其制备方法 | |
| CN103794379A (zh) | 石墨烯/碳纳米管复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN102602926A (zh) | 一种离子液体改性活性炭电极材料的制备方法 | |
| CN107445160A (zh) | 一种可调孔径的不可溶性海藻酸盐基超级电容活性炭及其一步炭化制备方法 | |
| Zhao et al. | Zn@ cellulose nanofibrils composite three-dimensional carbon framework for long-life Zn anode | |
| CN109243843B (zh) | 一种超细硫化物/石墨烯二维复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN107742701A (zh) | 石墨烯‑二氧化钛气凝胶复合材料及其制备和应用 | |
| CN110228808A (zh) | 一种制备多孔碳材料的内相-外相协同的高内相乳液模板法 | |
| CN107293715A (zh) | 一种锂硫电池正极用S/CNT‑CeO2复合材料的制备方法 | |
| CN109786742A (zh) | 一种Se掺杂MXene电池负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN102897849A (zh) | 一种超级电容器电极材料的制备方法 | |
| CN106298260B (zh) | 一种氟化碳材料超级电容器极片的制备方法 | |
| CN109309198A (zh) | 一种锂离子电池负极红磷/石墨烯复合材料制备方法 | |
| KR101095863B1 (ko) | 고출력 슈퍼 커패시터의 전극 및 그의 제조방법 | |
| CN110311117A (zh) | 一种MoS2@EG镁-锂双盐离子电池正极材料及其构筑方法 | |
| CN104091915B (zh) | 一种高容量和循环稳定的电化学贮钠复合电极及制备方法 | |
| Lv et al. | High performance cathode materials for lithium-ion batteries based on a phenothiazine-based covalent triazine framework | |
| CN109273686A (zh) | 基于碧根果壳的多孔碳/硫复合材料的制备方法及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220708 |