CN109485041A - 一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，采用氯化锌、尿素两种原料制备的低共熔离子液作为造孔剂，以苯酚（P）、甲醛（F）、氢氧化钠（NaOH）为原料制备酚醛树脂预聚体，在一定的条件下获得酚醛树脂凝胶，碳化得到多孔碳，制备出的多孔碳的孔径主要在0~10nm之间，属于微孔和中孔区域。本发明提供的低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，借助氯化锌/尿素低共熔离子液高温下易分解的特征，将碳化和活化造孔合二为一，原料价格低廉，既可简化制备工艺，又可减轻环境污染，降低能源消耗，且氯化锌/尿素低共熔离子液分子体积小，分散于酚醛树脂凝胶中时，酚醛树脂凝胶碳化后得到的多孔碳的微孔和中孔都有显著增加。

Description

一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法
技术领域
本发明涉及碳材料工业应用技术领域，具体涉及一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法。
背景技术
多孔碳材料不但具有较强的吸附能力，而且具有耐酸、耐碱、良好的导电性、耐热性、耐高温性等一系列优良性能，是近几年发展得最快的新兴材料之一，广泛应用于化工、环保、分离及国防等各个领域。多孔碳材料的大部分原料来源于天然原料，如木材、植物果实壳、石油、煤等。但使用天然原料生产出的多孔碳，存在杂质较多、孔径分布不集中且不易控制等问题，无法满足人们对多孔碳的功能化需求。酚醛树脂具有生产工艺成熟、碳化收率高、杂质含量低、易于形成三维立体结构、易于活化成孔等优点，因此成为了多孔碳的新来源之一。目前，多孔碳的制备方法主要有活化法、模板剂法等，而这些方法均存在一定的问题，如活化法，虽然其工艺相对成熟且获得的多孔碳孔隙丰富，但是往往在活化过程中需要反复多次进行活化造孔，且所用的造孔剂大多是强酸、强碱或者有毒物质，对设备腐蚀性较强并对环境造成污染；模板剂法具有能耗较低、形成的孔规则整齐等优点，但却存在模板剂成本高的问题。因此，寻找到一种生产成本低且环境污染小的多孔碳制备工艺，提高多孔碳的功能性应用，成为近年来科学家广泛关注的热点问题之一。
低共熔离子液体作为一种特殊的离子液体，是由2种或3种组分在一定温度下经简单机械混合，以氢键相互作用而自缔合形成的一种共熔盐，既具有热解温度低，分子可设计的特性，同时也具备成本低、制备简单、毒性低等优点，是一种新型的绿色溶剂。但是其在作为造孔剂制备多孔碳的方面尚无应用。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，绿色环保，制备过程简便，能耗低，时间短。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，包括以下步骤：
步骤（1）、造孔剂的制备：将氯化锌和尿素按一定摩尔比混合置于反应容器中，在温度80℃~100℃的条件下搅拌直至反应液全部变为无色透明液体，即得到低共熔离子液造孔剂，其中，氯化锌和尿素的摩尔比为（2~4）：10；
步骤（2）、酚醛树脂预聚体的合成：将苯酚（P）、甲醛（F）、氢氧化钠（NaOH）按一定的摩尔比混合，从室温加热至50℃~60℃并保温40~50min，继续升温至80℃~90℃并保温30~40min，冷却后得到的树脂即为酚醛树脂预聚体，其中，甲醛和苯酚的摩尔比F/P为1.5~2.5，苯酚和氢氧化钠的摩尔比P/NaOH为14~16；
步骤（3）、酚醛树脂凝胶的形成：将步骤（1）得到的造孔剂与步骤（2）得到的酚醛树脂预聚体在45℃~60℃下混合搅拌5~15min，得到均匀的混合物，将该混合物在30℃~45℃下保温1~2h后，再在60℃~70℃下保温20~28h，最后在90℃~100℃下保温4~8h，用去离子水清洗表面并干燥后即得到酚醛树脂凝胶，其中造孔剂的质量占混合物质量的10~40%；
步骤（4）、多孔碳的制备：将步骤（3）得到的酚醛树脂凝胶在一定的碳化条件下碳化后，将得到的产物粉碎、用盐酸浸泡，再用蒸馏水洗涤、抽滤、干燥后获得多孔碳。
进一步的，步骤（4）中，碳化条件为在氮气流速为80~200cm3•min-1的气氛下，以5~10℃•min-1的升温速率将样品从室温升至700℃~900℃，并保温2~5h；
进一步的，步骤（4）中，用于浸泡的盐酸浓度为1~2mol•L-1，浸泡时间为3~6h。
进一步的，所述多孔碳的孔径为0~10nm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开了一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，采用氯化锌、尿素两种原料制备的低共熔离子液作为造孔剂，以苯酚（P）、甲醛（F）、氢氧化钠（NaOH）为原料制备酚醛树脂预聚体，在一定的条件下获得酚醛树脂凝胶，碳化得到多孔碳，本发明制备出的多孔碳的孔径主要在0~10nm之间，介于微孔和中孔的孔径范围内。本发明提供的低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，借助氯化锌/尿素低共熔离子液高温下易分解的特征，将碳化和活化造孔合二为一，原料价格低廉，既可简化制备工艺，又可减轻环境污染，降低能源消耗，且氯化锌/尿素低共熔离子液分子体积小，分散于酚醛树脂凝胶中时，酚醛树脂凝胶碳化后得到的多孔碳的微孔和中孔都有显著增加。
附图说明
图1是本发明的对比实例1与实施例1-4的N2吸附-脱附曲线图；
图2是本发明的对比实例1与实施例1-4的孔径分布图；
图3是本发明的对比实例1的孔径分布图；
图4是本发明的实施例1的孔径分布图；
图5是本发明的实施例2的孔径分布图；
图6是本发明的实施例3的孔径分布图；
图7是本发明的实施例4的孔径分布图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
解释说明：根据国际理论和应用化学会（IUPAC）的分类，即孔径为0~2nm称为微孔，孔径为2~50nm称为中孔（或介孔），孔径为50nm以上称为大孔。孔径为0~10nm介于微孔和中孔之间。
实施例1
一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，包括以下步骤：
步骤（1）、造孔剂的制备：将氯化锌和尿素按摩尔比为3：10混合均匀后置于反应容器中，在100℃温度条件下搅拌直至反应液全部变为无色透明液体，即得到低共熔离子液造孔剂；
步骤（2）、酚醛树脂预聚体的合成：将94g苯酚、162g 37%的甲醛溶液与5.25g质量浓度为50%的NaOH溶液混合，从室温加热至60℃并保温40min，继续升温至90℃并保温30min，冷却后即为酚醛树脂预聚体，装瓶备用；
步骤（3）、酚醛树脂凝胶的形成：将步骤（1）得到的造孔剂与步骤（2）得到的酚醛树脂预聚体在60℃下混合搅拌10min，得到均匀的混合物，将该混合物在45℃下保温1h后，再在60℃下保温24h，最后在90℃下保温5h，用去离子水清洗表面并干燥后即得到酚醛树脂凝胶，其中造孔剂的质量占混合物质量的10%；
步骤（4）、多孔碳的制备：将步骤（3）得到的酚醛树脂凝胶在一定的碳化条件下碳化后，将得到的产物粉碎、用盐酸浸泡，再用蒸馏水洗涤、抽滤、干燥后获得多孔碳。
其中，步骤（4）中，碳化条件为在氮气流速为200cm3•min-1的气氛下，以5℃•min-1的升温速率将样品从室温升至800℃，并保温3h，用于浸泡的盐酸浓度为2mol•L-1，浸泡时间为3h。
实施例2
一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，包括以下步骤：
步骤（1）、造孔剂的制备：将氯化锌和尿素按摩尔比为3：10混合均匀后置于反应容器中，在100℃温度条件下搅拌直至反应液全部变为无色透明液体，即得到低共熔离子液造孔剂；
步骤（2）、酚醛树脂预聚体的合成：将94g苯酚、162g 37%的甲醛溶液与5.25g质量浓度为50%的NaOH溶液混合，从室温加热至60℃并保温40min，继续升温至90℃并保温30min，冷却后即为酚醛树脂预聚体，装瓶备用；
步骤（3）、酚醛树脂凝胶的形成：将步骤（1）得到的造孔剂与步骤（2）得到的酚醛树脂预聚体在60℃下混合搅拌10min，得到均匀的混合物，将该混合物在45℃下保温1h后，再在60℃下保温24h，最后在90℃下保温5h，用去离子水清洗表面并干燥后即得到酚醛树脂凝胶，其中造孔剂的质量占混合物质量的20%；
步骤（4）、多孔碳的制备：将步骤（3）得到的酚醛树脂凝胶在一定的碳化条件下碳化后，将得到的产物粉碎、用盐酸浸泡，再用蒸馏水洗涤、抽滤、干燥后获得多孔碳。
其中，步骤（4）中，碳化条件为在氮气流速为200cm3•min-1的气氛下，以5℃•min-1的升温速率将样品从室温升至800℃，并保温3h，用于浸泡的盐酸浓度为2mol•L-1，浸泡时间为3h。
实施例3
一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，包括以下步骤：
步骤（1）、造孔剂的制备：将氯化锌和尿素按摩尔比为3：10混合均匀后置于反应容器中，在100℃温度条件下搅拌直至反应液全部变为无色透明液体，即得到低共熔离子液造孔剂；
步骤（2）、酚醛树脂预聚体的合成：将94g苯酚、162g 37%的甲醛溶液与5.25g质量浓度为50%的NaOH溶液混合，从室温加热至60℃并保温40min，继续升温至90℃并保温30min，冷却后即为酚醛树脂预聚体，装瓶备用；
步骤（3）、酚醛树脂凝胶的形成：将步骤（1）得到的造孔剂与步骤（2）得到的酚醛树脂预聚体在60℃下混合搅拌10min，得到均匀的混合物，将该混合物在45℃下保温1h后，再在60℃下保温24h，最后在90℃下保温5h，用去离子水清洗表面并干燥后即得到酚醛树脂凝胶，其中造孔剂的质量占混合物质量的30%；
步骤（4）、多孔碳的制备：将步骤（3）得到的酚醛树脂凝胶在一定的碳化条件下碳化后，将得到的产物粉碎、用盐酸浸泡，再用蒸馏水洗涤、抽滤、干燥后获得多孔碳。
其中，步骤（4）中，碳化条件为在氮气流速为200cm3•min-1的气氛下，以5℃•min-1的升温速率将样品从室温升至800℃，并保温3h，用于浸泡的盐酸浓度为2mol•L-1，浸泡时间为3h。
实施例4
一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，包括以下步骤：
步骤（1）、造孔剂的制备：将氯化锌和尿素按摩尔比3：10混合均匀后置于反应容器中，在100℃的条件下搅拌直至反应液全部变为无色透明液体，即得到低共熔离子液造孔剂；
步骤（2）、酚醛树脂预聚体的合成：将94g苯酚、162g 37%的甲醛溶液，5.25g质量浓度为50%的NaOH溶液混合，从室温加热至60℃并保温40min，继续升温至90℃并保温30min，冷却后即为酚醛树脂预聚体，装瓶备用；
步骤（3）、酚醛树脂凝胶的形成：将步骤（1）得到的造孔剂与步骤（2）得到的酚醛树脂预聚体在60℃下混合搅拌10min，得到均匀的混合物，将该混合物在45℃下保温1h后，再在60℃下保温24h，最后在90℃下保温5h，用水清洗表面并干燥后即得到酚醛树脂凝胶，其中造孔剂的质量占混合物质量的40%；
步骤（4）、多孔碳的制备：将步骤（3）得到的酚醛树脂凝胶在一定的碳化条件下碳化后，将得到的产物粉碎、用盐酸浸泡，再用蒸馏水洗涤、抽滤、干燥后获得多孔碳。
其中，步骤（4）中，碳化条件为在氮气流速为200cm3•min-1的气氛下，以5℃•min-1的升温速率将样品从室温升至800℃，并保温3h，用于浸泡的盐酸浓度为2mol•L-1，浸泡时间为3h。
实施例5
一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，包括以下步骤：
步骤（1）、造孔剂的制备：将氯化锌和尿素按摩尔比2：10混合均匀后置于反应容器中，在100℃的条件下搅拌直至反应液全部变为无色透明液体，即得到低共熔离子液造孔剂；
步骤（2）、酚醛树脂预聚体的合成：将94g苯酚、162g 37%的甲醛溶液，5.25g质量浓度为50%的NaOH溶液混合，从室温加热至60℃并保温40min，继续升温至90℃并保温30min，冷却后即为酚醛树脂预聚体，装瓶备用；
步骤（3）、酚醛树脂凝胶的形成：将步骤（1）得到的造孔剂与步骤（2）得到的酚醛树脂预聚体在60℃下混合搅拌10min，得到均匀的混合物，将该混合物在45℃下保温1h后，再在60℃下保温24h，最后在90℃下保温5h，用水清洗表面并干燥后即得到酚醛树脂凝胶，其中造孔剂的质量占混合物质量的40%；
步骤（4）、多孔碳的制备：将步骤（3）得到的酚醛树脂凝胶在一定的碳化条件下碳化后，将得到的产物粉碎、用盐酸浸泡，再用蒸馏水洗涤、抽滤、干燥后获得多孔碳。
其中，步骤（4）中，碳化条件为在氮气流速为200cm3•min-1的气氛下，以5℃•min-1的升温速率将样品从室温升至800℃，并保温3h，用于浸泡的盐酸浓度为2mol•L-1，浸泡时间为3h。
实施例6
一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，包括以下步骤：
步骤（1）、造孔剂的制备：将氯化锌和尿素按摩尔比4：10混合均匀后置于反应容器中，在100℃的条件下搅拌直至反应液全部变为无色透明液体，即得到低共熔离子液造孔剂；
步骤（2）、酚醛树脂预聚体的合成：将94g苯酚、162g 37%的甲醛溶液，5.25g质量浓度为50%的NaOH溶液混合，从室温加热至60℃并保温40min，继续升温至90℃并保温30min，冷却后即为酚醛树脂预聚体，装瓶备用；
步骤（3）、酚醛树脂凝胶的形成：将步骤（1）得到的造孔剂与步骤（2）得到的酚醛树脂预聚体在60℃下混合搅拌10min，得到均匀的混合物，将该混合物在45℃下保温1h后，再在60℃下保温24h，最后在90℃下保温5h，用水清洗表面并干燥后即得到酚醛树脂凝胶，其中造孔剂的质量占混合物质量的40%；
步骤（4）、多孔碳的制备：将步骤（3）得到的酚醛树脂凝胶在一定的碳化条件下碳化后，将得到的产物粉碎、用盐酸浸泡，再用蒸馏水洗涤、抽滤、干燥后获得多孔碳。
其中，步骤（4）中，碳化条件为在氮气流速为200cm3•min-1的气氛下，以5℃•min-1的升温速率将样品从室温升至800℃，并保温3h，用于浸泡的盐酸浓度为2mol•L-1，浸泡时间为3h。
实施例7
一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，包括以下步骤：
步骤（1）、造孔剂的制备：将氯化锌和尿素按摩尔比3：10混合均匀后置于反应容器中，在100℃的条件下搅拌直至反应液全部变为无色透明液体，即得到低共熔离子液造孔剂；
步骤（2）、酚醛树脂预聚体的合成：将94g苯酚、121g 37%的甲醛溶液，5.25g质量浓度为50%的NaOH溶液混合，从室温加热至60℃并保温40min，继续升温至90℃并保温30min，冷却后即为酚醛树脂预聚体，装瓶备用；
步骤（3）、酚醛树脂凝胶的形成：将步骤（1）得到的造孔剂与步骤（2）得到的酚醛树脂预聚体在60℃下混合搅拌10min，得到均匀的混合物，将该混合物在45℃下保温1h后，再在60℃下保温24h，最后在90℃下保温5h，用水清洗表面并干燥后即得到酚醛树脂凝胶，其中造孔剂的质量占混合物质量的40%；
步骤（4）、多孔碳的制备：将步骤（3）得到的酚醛树脂凝胶在一定的碳化条件下碳化后，将得到的产物粉碎、用盐酸浸泡，再用蒸馏水洗涤、抽滤、干燥后获得多孔碳。
其中，步骤（4）中，碳化条件为在氮气流速为200cm3•min-1的气氛下，以5℃•min-1的升温速率将样品从室温升至800℃，并保温3h，用于浸泡的盐酸浓度为2mol•L-1，浸泡时间为3h。
实施例8
一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，包括以下步骤：
步骤（1）、造孔剂的制备：将氯化锌和尿素按摩尔比3：10混合均匀后置于反应容器中，在100℃的条件下搅拌直至反应液全部变为无色透明液体，即得到低共熔离子液造孔剂；
步骤（2）、酚醛树脂预聚体的合成：将94g苯酚、202g 37%的甲醛溶液，5.25g质量浓度为50%的NaOH溶液混合，从室温加热至60℃并保温40min，继续升温至90℃并保温30min，冷却后即为酚醛树脂预聚体，装瓶备用；
步骤（3）、酚醛树脂凝胶的形成：将步骤（1）得到的造孔剂与步骤（2）得到的酚醛树脂预聚体在60℃下混合搅拌10min，得到均匀的混合物，将该混合物在45℃下保温1h后，再在60℃下保温24h，最后在90℃下保温5h，用水清洗表面并干燥后即得到酚醛树脂凝胶，其中造孔剂的质量占混合物质量的40%；
步骤（4）、多孔碳的制备：将步骤（3）得到的酚醛树脂凝胶在一定的碳化条件下碳化后，将得到的产物粉碎、用盐酸浸泡，再用蒸馏水洗涤、抽滤、干燥后获得多孔碳。
其中，步骤（4）中，碳化条件为在氮气流速为200cm3•min-1的气氛下，以5℃•min-1的升温速率将样品从室温升至800℃，并保温3h，用于浸泡的盐酸浓度为2mol•L-1，浸泡时间为3h。
实施例9
一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，包括以下步骤：
步骤（1）、造孔剂的制备：将氯化锌和尿素按摩尔比3：10混合均匀后置于反应容器中，在100℃的条件下搅拌直至反应液全部变为无色透明液体，即得到低共熔离子液造孔剂；
步骤（2）、酚醛树脂预聚体的合成：将94g苯酚、162g 37%的甲醛溶液，5.71g质量浓度为50%的NaOH溶液混合，从室温加热至60℃并保温40min，继续升温至90℃并保温30min，冷却后即为酚醛树脂预聚体，装瓶备用；
步骤（3）、酚醛树脂凝胶的形成：将步骤（1）得到的造孔剂与步骤（2）得到的酚醛树脂预聚体在60℃下混合搅拌10min，得到均匀的混合物，将该混合物在45℃下保温1h后，再在60℃下保温24h，最后在90℃下保温5h，用水清洗表面并干燥后即得到酚醛树脂凝胶，其中造孔剂的质量占混合物质量的40%；
步骤（4）、多孔碳的制备：将步骤（3）得到的酚醛树脂凝胶在一定的碳化条件下碳化后，将得到的产物粉碎、用盐酸浸泡，再用蒸馏水洗涤、抽滤、干燥后获得多孔碳。
其中，步骤（4）中，碳化条件为在氮气流速为200cm3•min-1的气氛下，以5℃•min-1的升温速率将样品从室温升至800℃，并保温3h，用于浸泡的盐酸浓度为2mol•L-1，浸泡时间为3h。
实施例10
一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，包括以下步骤：
步骤（1）、造孔剂的制备：将氯化锌和尿素按摩尔比3：10混合均匀后置于反应容器中，在100℃的条件下搅拌直至反应液全部变为无色透明液体，即得到低共熔离子液造孔剂；
步骤（2）、酚醛树脂预聚体的合成：将94g苯酚、162g 37%的甲醛溶液，5.0g质量浓度为50%的NaOH溶液混合，从室温加热至60℃并保温40min，继续升温至90℃并保温30min，冷却后即为酚醛树脂预聚体，装瓶备用；
步骤（3）、酚醛树脂凝胶的形成：将步骤（1）得到的造孔剂与步骤（2）得到的酚醛树脂预聚体在60℃下混合搅拌10min，得到均匀的混合物，将该混合物在45℃下保温1h后，再在60℃下保温24h，最后在90℃下保温5h，用水清洗表面并干燥后即得到酚醛树脂凝胶，其中造孔剂的质量占混合物质量的40%；
步骤（4）、多孔碳的制备：将步骤（3）得到的酚醛树脂凝胶在一定的碳化条件下碳化后，将得到的产物粉碎、用盐酸浸泡，再用蒸馏水洗涤、抽滤、干燥后获得多孔碳。
其中，步骤（4）中，碳化条件为在氮气流速为200cm3•min-1的气氛下，以5℃•min-1的升温速率将样品从室温升至800℃，并保温3h，用于浸泡的盐酸浓度为2mol•L-1，浸泡时间为3h。
对比实例1
一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，包括以下步骤：
步骤（1）、酚醛树脂预聚体的合成：将94g苯酚、162g 37%的甲醛溶液，5.25g质量浓度为50%的NaOH溶液混合，从室温加热至60℃并保温40min，继续升温至90℃并保温30min，冷却后即为酚醛树脂预聚体，装瓶备用；
步骤（2）、酚醛树脂凝胶的形成：将步骤（1）得到的酚醛树脂预聚体在60℃下混合搅拌10min，得到均匀的混合物，将该混合物在45℃下保温1h后，再在60℃下保温24h，最后在90℃下保温5h，用水清洗表面并干燥后即得到酚醛树脂凝胶；
步骤（3）、多孔碳的制备：将步骤（2）得到的酚醛树脂凝胶在一定的碳化条件下碳化后，将得到的产物粉碎、用盐酸浸泡，再用蒸馏水洗涤、抽滤、干燥后获得多孔碳。
其中，步骤（3）中，碳化条件为在氮气流速为200cm3•min-1的气氛下，以5℃•min-1的升温速率将样品从室温升至800℃，并保温3h，用于浸泡的盐酸浓度为2mol•L-1，浸泡时间为3h。
分别采用分子吸附法测试本发明的实施例1-4与对比实例1所得到的多孔碳对N2的吸附-脱附等温线，结果见图1，其横坐标为测试时样品所处环境的相对压力，纵坐标为对应相对压力下氮气的吸附量，实施例1-4与对比实例1的等温线类型为BDDT分类中的І型或者介于І型与ІІ型之间，以微孔吸附为主，且在同一相对压力下，吸附量越大，材料的吸附性能越好；结合N2吸附-脱附测试中的最高吸附压力计算总孔容(VT)，模型DFT方法计算多孔碳的孔径分布，见图2-7，其横坐标为孔径，纵坐标为总孔容对孔径的微分，若在某一孔径范围内出现较为尖锐的峰，则说明该材料中有较多该孔径范围内的孔；模型BET方法计算BET比表面积(SBET)；模型t-plot方法计算微孔比表面积(Smic)和微孔孔容(Vmic)等，结果如表1的不加造孔剂的酚醛树脂碳与本发明所制备多孔碳的孔特性比较表所示。
表1
表1的平均孔径显示多孔碳样品的孔径分布主要位于微孔和中孔区域；加入本发明的以氯化锌和尿素为原料制备的低共熔溶剂造孔剂的酚醛树脂碳，其BET比表面积(S BET)、总孔体积(V T)、微孔孔容(V mic)和微孔率（V mic/ V T）均明显提高；此外，平均孔径的大小可通过调整造孔剂的加入量而进行有效调控。
从图2-图7所示的多孔碳的孔径分布峰可以看出，实施例1-4的多孔碳的孔径主要分布在0~10nm之间，且在1~2nm孔径范围内出现较为尖锐的峰，同时实施例1-4的峰强度明显高于对比实例1，因此本发明方法中由于造孔剂的填加，实施例1-4中的微孔和小中孔数要远多于对比实例1。
上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）、造孔剂的制备：将氯化锌和尿素按一定摩尔比混合置于反应容器中，在温度80℃~100℃的条件下搅拌直至反应液全部变为无色透明液体，即得到低共熔离子液造孔剂；
步骤（2）、酚醛树脂预聚体的合成：将苯酚、甲醛、氢氧化钠按一定的摩尔比混合，从室温加热至50℃~60℃并保温40~50min，继续升温至80℃~90℃并保温30~40min，冷却后得到的树脂即为酚醛树脂预聚体；
步骤（3）、酚醛树脂凝胶的形成：将步骤（1）得到的造孔剂与步骤（2）得到的酚醛树脂预聚体在45℃~60℃下混合搅拌5~15min，得到均匀的混合物，将该混合物在30℃~45℃下保温1~2h后，再在60℃~70℃下保温20~28h，最后在90℃~100℃下保温4~8h，用去离子水清洗表面并干燥后即得到酚醛树脂凝胶，其中造孔剂的质量占混合物质量的10~40%；
步骤（4）、多孔碳的制备：将步骤（3）得到的酚醛树脂凝胶在一定的碳化条件下碳化后，将得到的产物粉碎、用盐酸浸泡，再用蒸馏水洗涤、抽滤、干燥后获得多孔碳。
2.根据权利要求1所述的一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，其特征在于，步骤（1）中，氯化锌和尿素的摩尔比为（2~4）：10。
3.根据权利要求1所述的一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，其特征在于，步骤（2）中，甲醛和苯酚的摩尔比为1.5~2.5，苯酚和氢氧化钠的摩尔比为14~16。
4.根据权利要求1所述的一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，其特征在于，步骤（4）中，碳化条件为在氮气流速为80~200cm3•min-1的气氛下，以5~10℃•min-1的升温速率将样品从室温升至700℃~900℃，并保温2~5h。
5.根据权利要求1所述的一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，其特征在于，步骤（4）中，用于浸泡的盐酸浓度为1~2mol•L-1，浸泡时间为3~6h。
6.根据权利要求1所述的一种低共熔离子液作为造孔剂制备多孔碳的方法，其特征在于，所述多孔碳的孔径为0~10nm。
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