一種酸催化碳氣凝膠及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種酸催化碳氣凝膠及其制備方法，所述碳氣凝膠的比表面積650?700m2/g，孔徑分布6.0～8.6nm，孔容0.56～0.79cm3/g，比電容94～250F，所述制備方法包括：（1）有機濕凝膠制備；（2）溶劑置換；（3）常壓干燥；（4）高溫炭化。本發(fā)明以間苯二酚、間苯三酚的混合物以及甲醛為原料，加入2,4?二羥基苯甲酸，采用溶膠?凝膠法制備有機濕凝膠；本發(fā)明在原料中引入2,4?二羥基苯甲酸,制備酸催化的碳氣凝膠,酸作為催化劑能夠使得反應體系很快凝膠同時由于2,4?二羥基苯甲酸在反應過程中也能夠作為反應體參與反應，從而能夠達到提高反應速度,增大比表面積,增大孔徑和孔容的同時增強導電性能的效果。
【專利說明】
一種酸催化碳氣凝膠及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種酸催化碳氣凝膠及其制備方法。
【背景技術】
[0002]1931年，美國Kistler將硅酸鈉與鹽酸混合反應，生成水凝膠，用乙醇置換其中的水得到醇凝膠，將醇凝膠置于高壓釜中，在高于乙醇臨界點(243°C ,6.24 MPa)下進行干燥，得到硅氣凝膠，密度0.03kg /cm3?0.80 kg/cm3，空隙率86%?98%.凝膠空隙中充滿液體，在通常情況下干燥，得干凝膠(xerogel)，如果超臨界干燥之后，空隙中充滿氣體，因此Kistler開創(chuàng)性提出了氣凝膠的概念。碳氣凝膠的制備方法自從1989年被Pekala報道以來吸引了眾多科研工作者進行深入研究。高比表面積，高比電容，優(yōu)越的孔隙結構，較小的密度，使得碳氣凝膠在眾多應用領域發(fā)揮著巨大優(yōu)勢。Pekala碳氣凝膠制備方法是以間苯二酚與甲醛溶液作為反應試劑，以弱堿碳酸鈉作為催化劑來進行縮聚反應形成酚醛類氣凝膠，再通過程序升溫燒結，炭化從而制得成品的。傳統(tǒng)催化劑大多是弱酸或弱堿，國內外學者對碳氣凝膠的制備研究也大多是集中于這兩類催化劑上面。
[0003]弱堿催化劑PH值為7.6左右；弱酸催化劑PH值為5.4左右。弱堿催化劑能夠生成較小的孔徑及致密的網(wǎng)狀結構，弱酸催化劑能夠生成較大的孔徑及疏松的網(wǎng)狀結構。由于催化劑對于碳氣凝膠性能與應用方面的限制，使得碳氣凝膠發(fā)展遇到了小小的瓶頸期。常見的弱酸可以使得碳氣凝膠有較好的比表面，但是會降低碳氣凝膠的孔徑;常見的弱堿催化劑能夠得到很好的孔徑結構，只是碳氣凝膠的比表面積會受到很大影響。例如專利《一種用于電吸附電極的碳氣凝膠及其制備方法》中以碳酸鈉為催化劑同時負載金屬才能達到理想的比表面積和比電容，由于金屬的應用而增加了原料成本。近年來一些國外學者嘗試用新的弱酸或弱堿或酸堿協(xié)同催化劑來制備性能和結構更優(yōu)越的碳氣凝膠，但是這些催化劑或價格昂貴，或對環(huán)境不友好，因而影響了其使用范圍。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種比表面積高、孔徑大小可控的碳氣凝膠及其制備方法，該制備方法具備制備周期短、成本較低、安全環(huán)保的優(yōu)點。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術方案是:
一種碳氣凝膠，其具備如下參數(shù):比表面積650-700m2/g，孔徑分布6.0?8.6nm，孔容
0.56?0.79cm3/g，比電容94?250 F。
[0006]進一步的，上述碳氣凝膠由以下步驟制備:
(I)有機濕凝膠制備:將摩爾比為7:1的間苯二酚與間苯三酚混合，然后將所述間苯二酚與間苯三酚混合的混合物與甲醛按照物質的量之比為1:2混合，加入去離子水配制成質量分數(shù)為35?40%的反應液，再加入2，4_ 二羥基苯甲酸，所述2，4_ 二羥基苯甲酸與所述間苯二酚與間苯三酚的混合物的摩爾比為1: 250?800，將反應液混合均勻后密封，保溫40?500C充分反應I?2天，制得濕凝膠； (2)溶劑置換:將步驟(I)制備的濕凝膠浸泡于有機溶劑中進行溶劑置換，每隔24小時更換一次有機溶劑，期間更換3?5次；
(3)常壓干燥:在常溫常壓下，待有機溶劑自然揮發(fā)完全后，即制得干燥的有機氣凝膠；
(4)高溫炭化:將步驟(3)制備的干燥的有機氣凝膠在抽真空條件下炭化，在炭化過程中以15?40mL/min的速率不斷通入惰性保護氣，先從室溫以1.2?1.8°C/min的速率升溫至280?320°C，然后以2?2.2°C/min速率升溫到880?920°C后保持3?5個小時，再緩慢降至室溫，即制得黑色的碳氣凝膠。
[0007]一種碳氣凝膠的制備方法，其關鍵技術在于，其具體包括如下步驟:
(1)有機濕凝膠制備:將摩爾比為7:1的間苯二酚與間苯三酚混合，然后將所述間苯二酚與間苯三酚混合的混合物與甲醛按照物質的量之比為1:2混合，加入去離子水配制成質量分數(shù)為35?40%的反應液，再加入2，4_ 二羥基苯甲酸，所述2，4_ 二羥基苯甲酸與所述間苯二酚與間苯三酚的混合物的摩爾比為1: 250?800，將反應液混合均勻后密封，保溫40?500C充分反應I?2天，制得濕凝膠；
(2)溶劑置換:將步驟(I)制備的間苯二酚-間苯三酚-甲醛濕凝膠浸泡于有機溶劑中進行溶劑置換，每隔24小時更換一次有機溶劑，期間更換3?5次；
(3)常壓干燥:在常溫常壓下，待有機溶劑自然揮發(fā)完全后，即制得干燥的有機氣凝膠；
(4)高溫炭化:將步驟(3)制備的干燥的有機氣凝膠在抽真空條件下炭化，在炭化過程中以15?40mL/min的速率不斷通入惰性保護氣，先從室溫以1.2?1.8°C/min的速率升溫至280?320°C，然后以2?2.2°C/min速率升溫到880?920°C后保持3?5個小時，再緩慢降至室溫，即制得黑色的碳氣凝膠。
[0008]進一步的，所述步驟(I)中的反應液混合均勻是通過超聲波將反應液混合均勻。
[0009]進一步的，所述的超聲波將反應液混合均勻的條件如下:溫度為15?30°C，混勻至溶液變成完全澄清透明為止。
[0010]進一步的，所述步驟(2)中的有機溶劑選自:乙醇、丙醇、丙酮、丁酮和環(huán)己烷中的一種或兩種以上組合，優(yōu)選的，所述步驟(2)中的有機溶劑為丙酮。
[0011]進一步的，所述步驟(4)中的惰性保護氣選自氦氣、氖氣、氬氣和氮氣中的一種或兩種以上的組合。
[0012]進一步的，所述步驟(3)中的常溫常壓指溫度20°C-30°C，一個標準大氣壓。
[0013]采用上述技術方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
本發(fā)明以間苯二酚或間苯二酚、間苯三酚的混合物以及甲醛為原料，加入2，4_ 二羥基苯甲酸，采用溶膠-凝膠法制備有機濕凝膠;通過調整原料中間苯三酚的含量適當調節(jié)反應速度，有效解決了制備周期長的問題，促進了碳氣凝膠的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
[0014]同時通過加入2，4-二羥基苯甲酸能夠使得碳氣凝膠反應條件溫和，反應速度加快，制得較強硬度的碳氣凝膠，防止在反應過程中和炭化過程中脆裂的發(fā)生，通過本發(fā)明所述的方法制備所得的碳氣凝膠呈整塊狀，即和容器的內部空間形狀一致。并且產(chǎn)品的孔徑可控，加入的2，4-二羥基苯甲酸的量越大，則產(chǎn)品孔徑越大，即產(chǎn)品孔徑與加入的2，4-二羥基苯甲酸的量呈正相關關系。
[0015]本發(fā)明是通過在原料中引入2，4_二羥基苯甲酸，制備條件更溫和，通過實驗結果意外的發(fā)現(xiàn)本發(fā)明所采用的方法制備周期更短，制得的酸催化碳氣凝膠具有更強的硬度，因而更適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0016]由于2，4_二羥基苯甲酸的苯環(huán)上面有兩個活性位點能夠與甲醛分子發(fā)生縮聚反應，生成網(wǎng)狀結構；同時苯環(huán)上的羧基官能團在高溫條件下能夠脫羧失去一個CO2從而達到活化凝膠的作用，因而對比表面積、孔徑、孔容、比電容等物理性能起到很大的影響作用。2，4-二羥基苯甲酸作為弱酸也能夠在生成凝膠的過程中達到提高反應速度，增大比表面積，增大孔徑和孔容的同時增強導電性能的效果。
[0017]通過有機溶劑徹底置換濕凝膠中的水和其它雜質，在常溫常壓條件下制備有機氣凝膠;在真空和惰性氣體的保護下炭化，防止有機氣凝膠的氧化。
[0018]本發(fā)明提供的碳氣凝膠比表面積高，孔容和孔徑大，比電容高，可廣泛應用于超級電容器電極、有機廢水處理和去除水中的陰陽離子、重金屬離子、輻射性同位素等領域，市場前景廣闊，其制備過程簡單、方便、易操作，生產(chǎn)周期短，設備要求低，利于其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和推廣應用。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明碳氣凝膠吸附量示意圖。
[0020]從圖1可以看出2，4-二羥基苯甲酸用量為1/250時，碳氣凝膠的吸附量最大；2，4-二羥基苯甲酸用量為1/500時，碳氣凝膠的吸附量最?。?，4_ 二羥基苯甲酸用量為1/800時，碳氣凝膠的吸附量適中。在實驗過程中當2，4_二羥基苯甲酸用量繼續(xù)增大時反應溶液PH值會較低因而使得間苯三酚發(fā)生局部迅速凝膠不利于凝膠合成，當用量較小時生成的凝膠不能達到最優(yōu)性能。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例對發(fā)明做進一步詳細描述:
實施例1
(I)有機濕凝膠制備:將摩爾比為7:1的間苯二酚和間苯三酚混合，然后將間苯二酚和間苯三酚的混合物與甲醛按照物質的量之比為1:2混合，加入去離子水配制成一定質量分數(shù)為35%的反應液，再加入2，4_ 二羥基苯甲酸，2，4_ 二羥基苯甲酸與間苯二酚和間苯三酚的混合物的摩爾比為1:250，用超聲波將上述反應液混合均勻后密封，保溫400C?50°C充分反應I天，制得間苯二酚-間苯三酚-甲醛濕凝膠。
[0022](2)溶劑置換:將步驟(I)制備的間苯二酚-間苯三酚-甲醛濕凝膠浸泡于丙酮中進行溶劑置換，每隔24小時更換一次丙酮，期間更換3?5次。
[0023](3)常壓干燥:在常溫常壓下，待丙酮自然揮發(fā)完全后，即制得干燥的有機氣凝膠。
[0024](4)高溫炭化:將步驟(3)制備的干燥的有機氣凝膠在抽真空條件下炭化，在炭化過程中以30-40mL/min的速率不斷通入惰性保護氣，先從室溫以1.5°C/min的速率升溫至300°C，然后以2°C/min速率升溫到900°C后保持4個小時，再緩慢降至室溫，即制得黑色的碳氣凝膠。
[0025]所制備的碳氣凝膠比表面積699.17m2/g，孔容0.68cm3/g，孔徑集中分布在8.61nm左右，比電容94F/g。
[0026]實施例2 (I)有機濕凝膠制備:將摩爾比為7:1的間苯二酚和間苯三酚混合，然后將苯二酚和間苯三酚的混合物與甲醛按照物質的量之比為1: 2混合，加入去離子水配制成質量分數(shù)為35%的反應液，再加入與間苯二酚和間苯三酚混合一的摩爾比為I: 500的2，4-二羥基苯甲酸，用超聲波將反應液混合均勻后密封，靜置于恒溫水浴鍋中，40°C?50°C充分反應I天，制得2，4_ 二羥基苯甲酸催化的間苯二酚-間苯三酚-甲醛濕凝膠。
[0027](2 )溶劑置換:將步驟(I)制備的2，4-二羥基苯甲酸催化的間苯二酚-間苯三酚-甲醛濕凝膠浸泡于丙酮溶液中進行溶劑置換，每隔24小時更換一次丙酮，期間更換4次，將濕凝膠中的水和其它雜質完全置換掉。
[0028](3)常壓干燥:在常溫常壓下，待丙酮自然揮發(fā)完全后，即制得干燥的有機氣凝膠。
[0029](4)高溫炭化:將步驟(3)制備的干燥的有機氣凝膠裝入高溫爐中的石英管，將爐管抽真空后，在炭化過程中以35mL/min的速率不斷通入惰性保護氣，先從室溫以1.2°C/min的速率升溫至300°C，然后以2.rC/min速率升溫到900°C后保持4個小時，再緩慢降至室溫，即制得黑色的碳氣凝膠。
[0030]所制備的碳氣凝膠比表面積648.15m2/gjLg0.57 cm3/g，孔徑集中分布在7.41nm左右，比電容250 F/go
[0031]實施例3
(I)有機濕凝膠制備:將摩爾比為7:1的間苯二酚和間苯三酚混合，然后將苯二酚和間苯三酚的混合物與甲醛按照物質的量之比為1: 2混合，加入去離子水配制成質量分數(shù)為35%的反應液，再加入與間苯二酚和間苯三酚混合一的摩爾比為I: 800的2，4-二羥基苯甲酸，用超聲波將反應液混合均勻后密封，靜置于恒溫水浴鍋中40°C?50°C充分反應I天，制得間苯二酚-間苯三酚-甲醛濕凝膠。
[0032](2 )溶劑置換:將步驟(I)制備的2，4-二羥基苯甲酸催化的間苯二酚-間苯三酚-甲醛濕凝膠浸泡于丙酮溶液中進行溶劑置換，每隔24小時更換一次丙酮，期間更換5次，將濕凝膠中的水和其它雜質完全置換掉。
[0033](3)常壓干燥:在常溫常壓下，待丙酮自然揮發(fā)完全后，即制得干燥的有機氣凝膠。
[0034](4)高溫炭化:將步驟(3)制備的干燥的有機氣凝膠裝入高溫爐中的石英管，將爐管抽真空后，在炭化過程中以15mL/min的速率不斷通入惰性保護氣，先從室溫以1.2°C/min的速率升溫至320°C，然后以2.2°C/min速率升溫到920°C后保持4個小時，再緩慢降至室溫，即制得黑色的碳氣凝膠。
[0035]所制備的碳氣凝膠比表面積646.221112/^，孔容0.7600113/^，孔徑集中分布在6.0111111左右，比電容98 F/go
[0036]對比例I
(I)有機濕凝膠制備:將摩爾比為7:1的間苯二酚和間苯三酚混合，然后將苯二酚和間苯三酚的混合物與甲醛按照物質的量之比為1:2混合，加入去離子水配制成質量分數(shù)為35%的反應液，再加入與間苯二酚和間苯三酚混合物的摩爾比為1:800的碳酸鈉，用超聲波將反應液混合均勻后密封，靜置于恒溫水浴鍋中，40 °C?50 0C充分反應3天，制得間苯二酚-間苯三酚-甲醛濕凝膠。
[0037](2)溶劑置換:將步驟(I)制備的碳酸鈉催化的間苯二酚-間苯三酚-甲醛濕凝膠浸泡于丙酮溶液中進行溶劑置換，每隔24小時更換一次丙酮，期間更換3次，將濕凝膠中的水和其它雜質完全置換掉。
[0038](3)常壓干燥:在常溫常壓下，待丙酮自然揮發(fā)完全后，即制得干燥的有機氣凝膠。
[0039](4)高溫炭化:將步驟(3)制備的干燥的有機氣凝膠裝入高溫爐中的石英管，將爐管抽真空后，在炭化過程中以35mL/min的速率不斷通入惰性保護氣，先從室溫以1.5°C/min的速率升溫至300°C，然后以2°C/min速率升溫到900°C后保持4個小時，再緩慢降至室溫，SP制得黑色的碳氣凝膠。
[0040]所制備的碳氣凝膠比表面積623.3 m2/g，孔容0.379cm3/g，孔徑集中分布在5nm左右，比電容81F/g。
[0041 ] 對比例2
按照對比例I的制備方法，區(qū)別在于，碳酸鈉與間苯二酚和間苯三酚混合物的摩爾比為1:500,得到碳氣凝膠，其參數(shù)如下:
比表面積617.2m2/g，孔容0.352cm3/g，孔徑集中分布在6nm左右，比電容88F/g。
[0042]對比例3
按照對比例2的制備方法，區(qū)別在于用水楊酸替代碳酸鈉，得到碳氣凝膠，其參數(shù)如下: 比表面積599.8m2/g，孔容0.75cm3/g，孔徑集中分布在7nm左右，比電容75 F/g。
[0043]對比例4
按照對比例2的制備方法，區(qū)別在于區(qū)別在于用沒食子酸替代碳酸鈉，得到碳氣凝膠，其參數(shù)如下:
比表面積603.3 m2/g，孔容0.71cm3/g，孔徑集中分布在8nm左右，比電容91F/g。
[0044]對比例5
(I)有機濕凝膠制備:加入一定量的間苯二酚，然后將間苯二酚與甲醛按照物質的量之比為1:2混合，加入去離子水配制成質量分數(shù)為35%的反應液，再加入與間苯二酚摩爾比為1:250的2，4_二羥基苯甲酸，用超聲波將反應液混合均勻后密封，靜置于恒溫水浴鍋中，500C?60 V充分反應3天，制得2，4-二羥基苯甲酸催化的間苯二酚-甲醛濕凝膠。
[0045](2)溶劑置換:將步驟(I)制備的2，4_ 二羥基苯甲酸催化的間苯二酚-甲醛濕凝膠浸泡于丙酮溶液中進行溶劑置換，每隔24小時更換一次丙酮，期間更換5次，將濕凝膠中的水和其它雜質完全置換掉。
[0046](3)常壓干燥:在常溫常壓下，待丙酮自然揮發(fā)完全后，即制得干燥的有機氣凝膠。
[0047](4)高溫炭化:將步驟(3)制備的干燥的有機氣凝膠裝入高溫爐中的石英管，將爐管抽真空后，在炭化過程中以40mL/min的速率不斷通入惰性保護氣，先從室溫以1.8°C/min的速率升溫至280°C，然后以2.rC/min速率升溫到880°C后保持5個小時，再緩慢降至室溫，即制得黑色的碳氣凝膠。
[0048]所制備的碳氣凝膠比表面積654.11112/^，孔容0.580113/^，孔徑集中分布在7.5211111左右，比電容76F/g。
[0049]對比例6
(I)有機濕凝膠制備:加入一定量的間苯二酚，然后將間苯二酚與甲醛按照物質的量之比為1:2混合，加入去離子水配制成質量分數(shù)為35%的反應液，再加入與間苯二酚摩爾比為1:500的2，4-二羥基苯甲酸，用超聲波將反應液混合均勻后密封，靜置于恒溫水浴鍋中，500C?60 V充分反應3天，制得2，4-二羥基苯甲酸催化的間苯二酚-甲醛濕凝膠。
[0050](2)溶劑置換:將步驟(I)制備的2，4_ 二羥基苯甲酸催化的間苯二酚-甲醛濕凝膠浸泡于丙酮溶液中進行溶劑置換，每隔24小時更換一次丙酮，期間更換5次，將濕凝膠中的水和其它雜質完全置換掉。
[0051](3)常壓干燥:在常溫常壓下，待丙酮自然揮發(fā)完全后，即制得干燥的有機氣凝膠。
[0052](4)高溫炭化:將步驟(3)制備的干燥的有機氣凝膠裝入高溫爐中的石英管，將爐管抽真空后，在炭化過程中以30mL/min的速率不斷通入惰性保護氣，先從室溫以1.5°C/min的速率升溫至300°C，然后以2.0°C/min速率升溫到900°C后保持4個小時，再緩慢降至室溫，即制得黑色的碳氣凝膠。
[0053]所制備的碳氣凝膠比表面積672.4m2/g，孔容0.52cm3/g，孔徑集中分布在6.85nm左右，比電容89F/g。
[0054]對比例7
(I)有機濕凝膠制備:加入一定量的間苯二酚，然后將間苯二酚與甲醛按照物質的量之比為1:2混合，加入去離子水配制成質量分數(shù)為35%的反應液，再加入與間苯二酚摩爾比為1:800的2，4-二羥基苯甲酸，用超聲波將反應液混合均勻后密封，靜置于恒溫水浴鍋中，500C?60 V充分反應3天，制得2，4-二羥基苯甲酸催化的間苯二酚-甲醛濕凝膠。
[0055](2)溶劑置換:將步驟(I)制備的2，4_ 二羥基苯甲酸催化的間苯二酚-甲醛濕凝膠浸泡于丙酮溶液中進行溶劑置換，每隔24小時更換一次丙酮，期間更換5次，將濕凝膠中的水和其它雜質完全置換掉。
[0056](3)常壓干燥:在常溫常壓下，待丙酮自然揮發(fā)完全后，即制得干燥的有機氣凝膠。
[0057](4)高溫炭化:將步驟(3)制備的干燥的有機氣凝膠裝入高溫爐中的石英管，將爐管抽真空后，在炭化過程中以25mL/min的速率不斷通入惰性保護氣，先從室溫以1.2°C/min的速率升溫至320°C，然后以2.2°C/min速率升溫到920°C后保持3個小時，再緩慢降至室溫，即制得黑色的碳氣凝膠。
[0058]所制備的碳氣凝膠比表面積618.9m2/g，孔容0.54cm3/g，孔徑集中分布在6.81nm左右，比電容81F/g。
[0059]試驗例I
按照實施例2的制備方法，2，4_ 二羥基苯甲酸的加入量對吸附脫吸進行了考察研究，得到的碳氣凝膠的性能參數(shù)見圖1。
【主權項】
1.一種碳氣凝膠，其特征在于，其具備如下參數(shù):比表面積650-700m2/g，孔徑分布6.0?.8.6nm，孔容 0.56 ?0.79cm3/g，比電容94 ?250F。2.根據(jù)權利要求1所述的一種碳氣凝膠，其特征在于，其由以下步驟制備: (1)有機濕凝膠制備:將摩爾比為7:1的間苯二酚與間苯三酚混合，然后將所述間苯二酚與間苯三酚混合的混合物與甲醛按照物質的量之比為1:2混合，加入去離子水配制成質量分數(shù)為35?40%的反應液，再加入2，4_ 二羥基苯甲酸，所述2，4_ 二羥基苯甲酸與所述間苯二酚與間苯三酚的混合物的摩爾比為1: 250?800，將反應液混合均勻后密封，保溫40?500C充分反應I?2天，制得濕凝膠； (2)溶劑置換:將步驟(I)制備的濕凝膠浸泡于有機溶劑中進行溶劑置換，每隔24小時更換一次有機溶劑，期間更換3?5次； (3)常壓干燥:在常溫常壓下，待有機溶劑自然揮發(fā)完全后，即制得干燥的有機氣凝膠； (4)高溫炭化:將步驟(3)制備的干燥的有機氣凝膠在抽真空條件下炭化，在炭化過程中以15?40mL/min的速率不斷通入惰性保護氣，先從室溫以1.2?1.8°C/min的速率升溫至.280?320°C，然后以2?2.2°C/min速率升溫到880?920°C后保持3?5個小時，再緩慢降至室溫，即制得黑色的碳氣凝膠。3.一種碳氣凝膠的制備方法，其特征在于，其具體包括如下步驟: (1)有機濕凝膠制備:將摩爾比為7:1的間苯二酚與間苯三酚混合，然后將所述間苯二酚與間苯三酚混合的混合物與甲醛按照物質的量之比為1:2混合，加入去離子水配制成質量分數(shù)為35?40%的反應液，再加入2，4_ 二羥基苯甲酸，所述2，4_ 二羥基苯甲酸與所述間苯二酚與間苯三酚的混合物的摩爾比為1: 250?800，將反應液混合均勻后密封，保溫40?500C充分反應I?2天，制得濕凝膠； (2)溶劑置換:將步驟(I)制備的間苯二酚-間苯三酚-甲醛濕凝膠浸泡于有機溶劑中進行溶劑置換，每隔24小時更換一次有機溶劑，期間更換3?5次； (3)常壓干燥:在常溫常壓下，待有機溶劑自然揮發(fā)完全后，即制得干燥的有機氣凝膠； (4)高溫炭化:將步驟(3)制備的干燥的有機氣凝膠在抽真空條件下炭化，在炭化過程中以15?40mL/min的速率不斷通入惰性保護氣，先從室溫以1.2?1.8°C/min的速率升溫至.280?320°C，然后以2?2.2°C/min速率升溫到880?920°C后保持3?5個小時，再緩慢降至室溫，即制得黑色的碳氣凝膠。4.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中的反應液混合均勻是通過超聲波將反應液混合均勻。5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的超聲波將反應液混合均勻的條件如下:溫度為15?30 °C，混勻至溶液變成完全澄清透明為止。6.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的有機溶劑選自:乙醇、丙醇、丙酮、丁酮和環(huán)己烷中的一種或兩種以上組合，優(yōu)選的，所述步驟(2)中的有機溶劑為丙酮。7.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中的惰性保護氣選自氦氣、氖氣、氬氣和氮氣中的一種或兩種以上的組合。8.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的常溫常壓指溫度20°C?30°C，一個標準大氣壓。
【文檔編號】C01B31/02GK105858639SQ201610276752
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】閆美芳, 許躍龍, 劉振法, 張利輝, 王莎莎, 劉海花
【申請人】河北省科學院能源研究所