本發(fā)明涉及一種多孔碳材料的制備方法，尤其是一種基于石墨烯改性的酚醛樹脂基多孔碳的制備方法。
背景技術(shù)：
超級電容器的儲電能力主要取決于電極材料可用于儲電的比表面積和電荷密集程度。從理論上說，電極表面積越大，電荷越密集，其容量就越大。由于多孔碳具有化學(xué)穩(wěn)定性、高比表面積等特點，是目前超級電容器領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的材料。酚醛樹脂基多孔碳是最常用的超級電容器電極材料之一，這類材料具有10到200f/g的比電容量，充放電循環(huán)壽命長，可達(dá)10000次以上，但是電導(dǎo)率低，總體來看比電容量并不高，所以電化學(xué)性能并不理想。
石墨烯是一種二維碳納米材料，具有高的電導(dǎo)率和優(yōu)異的機(jī)械性能以及大的理論比表面積，是一種非常有潛力的超級電容器雙電層電極材料。在酚醛樹脂基多孔碳中添加石墨烯，在發(fā)揮石墨烯優(yōu)異性能的同時，可以進(jìn)一步提高多孔碳材料的的比表面積，從而提高比電容。但是石墨烯，尤其是氧化石墨烯非常容易團(tuán)聚或堆積，使得有效比表面積減小，不利于電解液離子進(jìn)入電極材料內(nèi)部，導(dǎo)致實際電容量大大減小。
現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)有關(guān)于在酚醛樹脂基體中添加石墨烯以提高多孔碳材料作為超級電容器電化學(xué)性能的報道，然而并沒有提出解決石墨烯在酚醛樹脂基體中分散性不好的解決方案。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種基于石墨烯改性的酚醛樹脂基多孔碳的制備方法，解決了石墨烯在酚醛樹脂基體中分散性不好的問題，從而充分發(fā)揮了石墨烯在復(fù)合材料中的優(yōu)勢，提高了多孔碳材料的表面積和比電容。
本發(fā)明公開了一種基于石墨烯改性的酚醛樹脂基多孔碳的制備方法，包括以下步驟：
步驟1，將酚醛樹脂溶于無水甲醇中混合均勻，并超聲波分散1h，直至溶液澄清；
步驟2，將氧化石墨烯、可溶性鐵鹽、濃氨水混合于水中，攪拌1～3小時；
步驟3，將步驟1和步驟2所得的的液體混合，在40～60℃下超聲分散5～8h；
步驟4，將步驟3所得混合液倒入培養(yǎng)皿中，然后放入箱式電阻爐，在160～200℃下恒溫固化2h，固化完成后冷卻到室溫，粉碎；
步驟5，將步驟4所得樣品置于陶瓷坩堝，稱重之后放入箱式電阻爐中升溫至900℃，并且保溫1h進(jìn)行埋燒炭化，將炭化物取出稱重后用球磨機(jī)粉碎。
對氧化石墨用可溶性鐵鹽處理，相比直接用氧化石墨烯與酚醛樹脂復(fù)合，所制得多孔碳材料的比表面積和比電容有所提高。
其中，所述步驟1中的酚醛樹脂為堿性甲階酚醛樹脂。
其中，所述步驟2中的氧化石墨烯用量是酚醛樹脂質(zhì)量的0.1～2%。
其中，所述步驟2中的可溶性鐵鹽為三氯化鐵。
其中，所述步驟2中的氧化石墨烯和可溶性鐵鹽的摩爾比為1：（1～10）。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：先用可溶性鐵鹽處理氧化石墨烯，再與酚醛樹脂復(fù)合，與直接用氧化石墨烯與酚醛樹脂復(fù)合相比，可溶性鐵鹽不僅可以作為氧化石墨烯的插層劑，提高石墨烯在樹脂基體中的分散性，解決石墨烯容易團(tuán)聚的問題，還可以在炭化過程中形成具有氧化還原特性的贗電容器材料—氧化鐵，所以綜合來看提高了多孔碳材料的比表面積和比電容。所制得基于石墨烯改性的酚醛樹脂基多孔碳的比表面積為1950m2/g，比電容為209f/g。
具體實施方式
為進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對發(fā)明權(quán)利要求的限制。
本發(fā)明所有原料，對其來源沒有特別限制，在市場上購買的或按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的的常規(guī)方法制備既可。
本發(fā)明公開了一種基于石墨烯改性的酚醛樹脂基多孔碳的制備方法，包括以下步驟：
步驟1，將酚醛樹脂溶于無水甲醇中混合均勻，并超聲波分散1h，直至溶液澄清；
步驟2，將氧化石墨烯、可溶性鐵鹽、濃氨水混合于水中，攪拌1～3小時；
步驟3，將步驟1和步驟2所得的的液體混合，在40～60℃下超聲分散5～8h；
步驟4，將步驟3所得混合液倒入培養(yǎng)皿中，然后放入箱式電阻爐，在160～200℃下恒溫固化2h，固化完成后冷卻到室溫，粉碎；
步驟5，將步驟4所得樣品置于陶瓷坩堝，稱重之后放入箱式電阻爐中升溫至900℃，并且保溫1h進(jìn)行埋燒炭化，將炭化物取出稱重后用球磨機(jī)粉碎。
本發(fā)明對所述甲階酚醛樹脂沒有特別限制，可以采用熟知的方法制備或是市售購買即可，本發(fā)明所述甲階酚醛樹脂優(yōu)選由苯酚和甲醛按優(yōu)選質(zhì)量比1：（1.3～1.5）制得。
本發(fā)明對所述氧化石墨烯沒有特別限制，可以采用熟知的方法制備或是市售購買即可，本發(fā)明所述氧化石墨烯優(yōu)選采用改良的hummers法制備或購買。
實施例1：
步驟1，將500g酚醛樹脂溶于無水甲醇中混合均勻，并超聲波分散1h，直至溶液澄清；
步驟2，將0.5g氧化石墨烯、三氯化鐵、濃氨水混合于水中，攪拌3小時；
步驟3，將步驟1和步驟2所得的的液體混合，在50℃下超聲分散5h；
步驟4，將步驟3所得混合液倒入培養(yǎng)皿中，然后放入箱式電阻爐，在160℃下恒溫固化2h，固化完成后冷卻到室溫，粉碎；
步驟5，將步驟4所得樣品置于陶瓷坩堝，稱重之后放入箱式電阻爐中升溫至900℃，并且保溫1h進(jìn)行埋燒炭化，將炭化物取出稱重后用球磨機(jī)粉碎。
其中，氧化石墨烯和三氯化鐵的摩爾比是1:1。
對實施例1制備的多孔碳進(jìn)行檢測，比表面積為1800m2/g，比電容為188f/g，相比直接用氧化石墨烯與酚醛樹脂復(fù)合，比表面積和比電容有所提高。
實施例2：
步驟1，將500g酚醛樹脂溶于無水甲醇中混合均勻，并超聲波分散1h，直至溶液澄清；
步驟2，將10g氧化石墨烯、三氯化鐵、濃氨水混合于水中，攪拌3小時；
步驟3，將步驟1和步驟2所得的的液體混合，在50℃下超聲分散8h；
步驟4，將步驟3所得混合液倒入培養(yǎng)皿中，然后放入箱式電阻爐，在200℃下恒溫固化2h，固化完成后冷卻到室溫，粉碎；
步驟5，將步驟4所得樣品置于陶瓷坩堝，稱重之后放入箱式電阻爐中升溫至900℃，并且保溫1h進(jìn)行埋燒炭化，將炭化物取出稱重后用球磨機(jī)粉碎。
其中，氧化石墨烯和三氯化鐵的摩爾比是1:10。
對實施例2制備的多孔碳進(jìn)行檢測，比表面積為1950m2/g，比電容為178f/g，相比直接用氧化石墨烯與酚醛樹脂復(fù)合，比表面積和比電容有所提高。
實施例3：
步驟1，將500g酚醛樹脂溶于無水甲醇中混合均勻，并超聲波分散1h，直至溶液澄清；
步驟2，將5g氧化石墨烯、三氯化鐵、濃氨水混合于水中，攪拌3小時；
步驟3，將步驟1和步驟2所得的的液體混合，在50℃下超聲分散8h；
步驟4，將步驟3所得混合液倒入培養(yǎng)皿中，然后放入箱式電阻爐，在200℃下恒溫固化2h，固化完成后冷卻到室溫，粉碎；
步驟5，將步驟4所得樣品置于陶瓷坩堝，稱重之后放入箱式電阻爐中升溫至900℃，并且保溫1h進(jìn)行埋燒炭化，將炭化物取出稱重后用球磨機(jī)粉碎。
其中，氧化石墨烯和三氯化鐵的摩爾比是1:5。
對實施例3制備的多孔碳進(jìn)行檢測，比表面積為1540m2/g，比電容為209f/g，相比直接用氧化石墨烯與酚醛樹脂復(fù)合，比表面積和比電容有所提高。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。