CN111410184B - 一种聚酯低温碳化制备多孔碳材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于聚合物碳化技术领域，更具体地，涉及一种聚酯低温碳化制备多孔碳材料的方法。将聚酯和过渡金属氧化物的混合物在不高于500℃条件下进行加热碳化，经后处理后制得多孔碳材料；其中，所述过渡金属氧化物在加热碳化过程中促进聚酯发生脱羧反应，消除聚酯中弱的含氧化学键，生成中间降解产物，所述中间降解产物通过交联、环化和/或芳构化反应构建碳材料骨架，形成多孔碳材料。本发明采用一步碳化的方法，利用过渡金属氧化物在较低温度下促进废聚酯碳化来制备高比表面积的多孔碳材料，为将大量廉价的城市和工业废旧聚酯转化为高附加值的多孔碳材料提供了新方法。

Description

一种聚酯低温碳化制备多孔碳材料的方法

技术领域

本发明属于聚合物碳化技术领域，更具体地，涉及一种聚酯低温碳化制备多孔碳材料的方法。

背景技术

近年来高分子材料的快速发展，以聚酯塑料为代表的高分子材料在纤维、工程塑料和包装材料等领域得到大规模的应用，用量也逐年增长。这些材料在使用后会产生大量的固体废弃物，其在自然条件下降解一般需要上百年的时间，这对环境保护和可持续发展造成巨大的压力。因此，废旧聚酯回收、处理和循环再利用是一个迫切需要解决的问题，并且越来越受到世界各国的重视。

一般的，废聚酯制品处理方法有填埋、焚烧、物理回收和化学回收。填埋法简单，但是也存在很大弊端，比如占用大量的土地面积、污染环境、经济投入比较大、浪费资源等。焚烧法可以达到废弃聚酯处理的目的，但是在焚烧过程中会产生大量有害气体，易造成严重的大气污染，也会危害人类健康。物理回收法是指将废旧聚酯熔融后再重新成型的过程，具有工艺简单、投资少、处理成本低等优点，但对废聚酯原料纯度要求高，而且再生产品存在降级使用的局限性。化学法回收利用是指将废旧聚酯在水、醇、胺类等解聚剂的作用下，分子链逐步降解至小分子单体或聚合度较低的化合物，然后经分离和提纯等工序得到原料单体，并以此重新聚合制备聚酯的过程。此方法虽然能够得到质量高的产品，但工艺复杂、成本较高、难以分离纯化和应用。

为有效利用废物资源，减轻环境污染问题，将废聚酯转化成高附加值的碳材料，则为废弃聚酯的资源化再利用开辟了新途径。在众多类型的碳材料中,多孔碳材料因具有高度发达的孔隙结构、化学稳定性高、高的比表面积和优异的导电性,被广泛应用于能源存储与转化、分离分析、催化和吸附等诸多领域。迄今为止，各国学者对聚酯转化为多孔碳材料的可行性进行了一些研究。比如，Wen等在700℃下利用有机改性蒙脱土催化聚酯进行裂解、碳化，之后在700℃下通过KOH活化制备多孔碳纳米薄片，比表面积高达2236m²/g，在超级电容器中表现出优异的性能(Porous carbon nanosheet with high surface area derivedfrom waste poly(ethylene terephthalate)for supercapacitorapplications.Journal of Applied Polymer Science 2020,136,48338)；该方法的缺点是条件苛刻，大量酸和碱的使用容易造成设备腐蚀，而且工艺繁琐，成本高。Bratek等采用800℃高温碳化和940℃二氧化碳活化法联用将聚酯转化为多孔碳(Characteristics ofactivated carbon prepared from waste PET by carbon dioxide activation.Journalof Analytical and Applied Pyrolysis 2013,100,192–198)；该方法的缺点是高温碳化和活化过程的能耗高，材料的孔隙率较低，而且该多孔碳材料的制备是在惰性气体的保护下进行的，增加了设备成本和技术难度，还消耗了大量惰性气体。Yuan等以MgCl₂为模板，在900℃下将聚酯转化为多孔碳(Box-Behnken design approach towards optimization ofactivated carbon synthesized by co-pyrolysis of waste polyester textiles andMgCl₂.Applied Surface Science2018,427,340–348)；但是MgCl₂的大量使用以及去除势必增加成本，而且后处理不彻底的情况下造成产品纯度偏低，影响使用。所以，急需一种具有工艺简单、能耗低、生产效率高、绿色可持续等优势的多孔碳材料的制备方法，从而解决目前的合成方法存在的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种聚酯低温碳化制备多孔碳材料的方法，其通过将过渡金属氧化物与聚酯进行混合，再加热碳化，以此降低聚酯碳化温度，提高聚酯在碳化过程中的利用率，由此解决现有技术聚酯碳化方法中碳化温度高而导致能耗高等的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种聚酯低温碳化制备多孔碳材料的方法，将聚酯和过渡金属氧化物的混合物在不高于500℃条件下进行加热碳化，得到碳化产物，经后处理去除所述碳化产物中的过渡金属氧化物后制得多孔碳材料；

其中，所述过渡金属氧化物在加热碳化过程中促进所述聚酯发生脱羧反应，消除所述聚酯中不稳定的含氧化学键，生成中间降解产物，所述中间降解产物通过交联、环化和/或芳构化反应构建碳材料骨架，形成多孔碳材料。

优选地，所述加热碳化温度为250℃～450℃，加热碳化时间不低于5min。

优选地，所述加热碳化时间为5min～60min。

优选地，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯、聚芳酯和聚己内酯中的至少一种。

优选地，所述过渡金属氧化物为氧化铜、氧化亚铜、四氧化三铁、三氧化二铁、氧化亚铁、氧化锰、氧化锌、三氧化二镍、氧化亚镍、三氧化二钴和四氧化三钴中的至少一种。

优选地，所述聚酯和过渡金属氧化物的质量比为1:9～9:1。

优选地，将聚酯和过渡金属氧化物在球磨机中通过球磨混合，球磨转速为20～600r/min，球磨混合时间为5～30min，得到所述聚酯和过渡金属氧化物的混合物。

优选地，所述加热碳化为先加热至碳化温度，然后保温进行碳化；所述加热的升温速率为2℃/min～60℃/min；升至碳化反应温度后保温时间为5～60min。

优选地，所述后处理具体为：对所述碳化产物进行酸洗，去除其中的过渡金属氧化物，得到所述多孔碳材料。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)聚酯作为一种成碳聚合物，碳化过程主要是由其降解产物通过一系列化学反应进行交联，逐步构建碳材料骨架。所以，促进聚酯碳化的关键是在于促进这一过程中交联反应的进行。而聚酯受热降解生成的初级降解产物主要是以羧基为端基的分子链，其本身互相反应活性较低，难以直接交联形成碳骨架。所以需要进一步升温加热得到下一级的分解产物，如苯氧自由基封端分子链等，才能进行交联反应。本发明将聚酯和过渡金属氧化物混合后进行聚酯的加热碳化，在聚酯碳化的整个过程中，过渡金属氧化物不仅调控聚酯的降解过程生成易于交联的中间降解产物，而且降低了聚酯碳化温度，有效解决了聚酯碳化反应工艺复杂、碳化温度高、碳化反应条件苛刻等问题，提高了碳化过程中聚酯的利用率，方法简单有效，低成本，因此在废弃聚酯回收利用技术领域方面的应用具有巨大的潜力和广阔的前景。

(2)相比于现有技术的碳化温度普遍在700℃以上，本发明中的碳化温度降低了250℃～550℃，低能耗效果明显。过渡金属氧化物促进聚酯低温碳化的可能原因在于过渡金属氧化物中的Lewis酸参与了聚酯的脱羧作用。过渡金属氧化物具有独特的Lewis酸位点，在聚酯碳化过程中促进其发生脱羧反应和消除弱的含氧化学键，进而对降解过程进行精确调控，形成以苯自由基、苯氧基自由基和乙烯基封端等降解产物，这些中间降解产物可以通过进一步的交联、环化、芳构化等方式构建富含微孔(<2纳米)的碳材料骨架。与此同时，过渡金属氧化物还能充当模板作用，生成大量的介孔(2～50纳米)和大孔(>50纳米)，从而形成富含微孔、介孔和大孔的高比表面积的多孔碳材料。

(3)基于多孔碳材料优异的特性以及广阔的应用前景引起人们的广泛研究，常用的多孔碳材料的制备方法有以下三类：物理活化法、化学活化法和模板法。物理活化法是通过将前驱体在氧化性气氛中(比如空气、水蒸气和二氧化碳)经过高温处理(通常在700～1200℃)得到多孔碳的过程。化学活化法则是先将聚合物在高温下进行预碳化，然后将碳化产物与活化剂(比如氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌和磷酸等)，按一定的质量比混合，再经过高温热处理(通常在700～900℃)，最后洗涤除去活化剂的过程。模板法，是将有机聚合物引入模板中，利用模板来可控制备与模板形貌相似的材料，然后再将模板与产物分离。这些方法虽然取得了很大进展，但是仍然存在很多问题。比如，物理活化法制备的多孔碳材料孔隙率较低，且能耗高；化学活化法则要用到强腐蚀性的活化剂(氢氧化钾等)或者有毒的活化剂(氯化锌等)，不可避免地造成严重的环境问题；模板法合成模板的步骤繁杂，而且所制备的多为含有介孔或者大孔的碳材料。本发明中选用价格低廉的过渡金属氧化物对聚酯进行催化活化，调控其降解过程进而实现聚酯的低温碳化，催化剂可循环使用，能耗低，工艺简单，绿色环保，为废弃聚酯的大规模回收提供了一条实际可行的道路，具有极大的工业化潜力。

(4)本发明利用过渡金属氧化物调控聚酯降解的过程中产生大量交联活性高的链段，这些链段发生交联反应后会形成丰富的微孔结构，回收过渡金属氧化物后即可得到富含微孔、介孔和大孔的高比表面积的多孔碳材料。此发明不仅为废弃聚酯的回收再利用提供新途径，还为制备多孔碳材料提供新方法。

附图说明

图1为聚对苯二甲酸乙二醇酯与氧化锌在320℃下碳化产物图。

图2为聚对苯二甲酸二烯丙酯与氧化铜在340℃下碳化产物的扫描电镜图。

图3聚对苯二甲酸乙二醇酯与氧化锌在340℃下碳化产物的X射线衍射谱图。

图4为聚对苯二甲酸乙二醇酯与氧化锌混合物，以及单独的聚对苯二甲酸乙二醇酯在340℃下碳化得到的碳材料在-196℃下的氮气吸附和脱附曲线图，以及对应的孔径分布图。

图5为聚对苯二甲酸丁二醇酯与三氧化二镍在340℃下碳化产物的扫描电镜图。

图6为聚对苯二甲酸丁二醇酯与氧化锰在340℃下碳化产物的透射电镜图。

图7为聚碳酸酯与三氧化二铁在340℃下碳化产物的扫描电镜图。

图8为聚碳酸酯与氧化锌在340℃下碳化产物的透射电镜图。

图9为聚对苯二甲酸二烯丙酯与四氧化三钴在340℃下碳化产物的扫描电镜图。

图10为聚对苯二甲酸乙二醇酯在340℃下的产物图。

图11为聚对苯二甲酸丁二醇酯在400℃下碳化产物的扫描电镜图。

图12为聚碳酸酯与氧化锌混合物，以及单独聚碳酸酯在340℃下碳化产物的红外谱图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的一种聚酯低温碳化制备多孔碳材料的方法，具体涉及一种利用过渡金属氧化物促进废旧聚酯低温碳化制备富含微孔、介孔和大孔的多孔碳材料的方法。该方法具体为：将聚酯和过渡金属氧化物的混合物在不高于500℃条件下进行加热碳化，得到碳化产物，经后处理去除所述碳化产物中的过渡金属氧化物后制得多孔碳材料；

其中，所述过渡金属氧化物在加热碳化过程中促进聚酯发生脱羧反应，消除聚酯中弱的不稳定的含氧化学键(主要指聚酯中脂肪链段中的含氧化学键)，生成小分子中间降解产物，所述小分子中间降解产物通过交联、环化和/或芳构化反应构建碳材料骨架，形成多孔碳材料。

一些实施例中，所述加热碳化温度为250℃～450℃，优选为300℃～350℃。加热碳化时间不低于5min，优选为5min～60min。

本发明所述聚酯可以为各种聚酯，包括一些使用后的废弃聚酯。一些实施例中，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯、聚芳酯和聚己内酯中的至少一种。本发明所述聚酯可以为各种形态的聚酯，比如可以为粉末状、颗粒状或片状等。

本发明在实验过程中发现，路易斯酸可以活化酯键中的碳，从而促进分解。而碳化反应是在聚酯熔点以上，需要采用在聚酯熔点以上还能稳定存在的路易斯酸。过渡金属氧化物是一种价格便宜且稳定的Lewis酸。本发明所述过渡金属氧化物为铜、铁、锌、镍等过渡金属的氧化物，一些实施例中，本发明所述过渡金属氧化物为氧化铜、氧化亚铜、四氧化三铁、三氧化二铁、氧化亚铁、氧化锰、氧化锌、三氧化二镍、氧化亚镍、三氧化二钴和四氧化三钴中的至少一种。

本发明所述聚酯和过渡金属氧化物的质量比为1:9～9:1，优选为1:5～5:1，更进一步优选为1:2～2:1。

一些实施例中，将聚酯和过渡金属氧化物在球磨机中通过球磨混合，球磨转速为20～600r/min，球磨混合时间为5～30min，得到所述聚酯和过渡金属氧化物的混合物。优选实施例中，在球磨转速为100～300r/min下搅拌混合10～20min。

一些实施例中，所述加热碳化为先加热至碳化温度，然后保温进行碳化；所述加热的升温速率为2℃/min～60℃/min；升至碳化反应温度后保温时间为5～60min。优选实施例中，所述加热时的升温速率为5～20℃/min，升至碳化反应温度后保温时间为10～30min。

一些实施例中，所述后处理具体为：对所述碳化产物进行酸洗，去除所述过渡金属氧化物，得到多孔碳材料。具体地，可以将碳化产物置于酸溶液中浸泡一段时间，然后水洗至中性干燥即可得到多孔碳材料。酸溶液浸泡过程中，过渡金属氧化物溶于酸转化成盐溶液，向过滤分离出碳材料以后的滤液中滴加碱性溶液比如氨水溶液后得到沉淀，经过干燥和煅烧即可以回收过渡金属氧化物。酸溶液可以为稀盐酸溶液、稀硫酸溶液、稀硝酸溶液等，对于不同种类的过渡金属氧化物，可以选择对应的酸种类，比如对于氧化铜，可采用稀硫酸；对于其他过渡金属氧化物可以采用稀盐酸溶液等。

本发明不仅高效地实现废弃聚酯的资源回收再利用，而且制备具有高附加值的多孔碳材料。这是因为在加热过程中过渡金属氧化物作为催化剂促进聚酯发生了脱羧反应和消除弱的含氧化学键，生成中间降解产物，这些降解产物通过进一步的交联、环化、芳构化等反应构建碳材料骨架，进而形成具有富含微孔、介孔和大孔的高比表面积的多孔碳材料。本发明提供了一种简便、低成本的多孔碳材料制备方法，这对于未来大规模地回收再利用城市和工业废弃聚酯具有重要的经济和社会效益。

以下为实施例：

实施例1

(1)称取5g聚对苯二甲酸乙二醇酯和5g氧化锌(国药集团化学试剂有限公司生产)，放入球磨机中，以转速50r/min搅拌混合10min，得到二者的均匀混合物。

(2)将步骤(1)中得到的混合物转移至坩埚中，把坩埚放入马弗炉中，设置马弗炉以5℃/min的升温速率加热，升至碳化温度320℃，并在该温度下保温30min。

(3)待马弗炉自然冷却后，得到碳化产物，将碳化产物置于0.5mol/L的盐酸溶液中浸泡6h，之后水洗至中性，干燥即可得到碳材料，称取碳材料质量，产率为42wt％。往滤液滴加1mol/L氨水溶液后得到沉淀，经过干燥和煅烧可以回收氧化锌。

制备的碳化产物如图1所示。碳化产物呈现浅灰色碳化状态，氧化锌仍为白色固体状态，表明氧化锌可以催化聚对苯二甲酸乙二醇酯在320℃下碳化。

实施例2

(1)称取5g聚对苯二甲酸二烯丙酯和10g氧化铜(国药集团化学试剂有限公司生产)，放入球磨机中，以转速50r/min搅拌混合10min，得到二者的均匀混合物。

(2)将步骤(1)中得到的混合物转移至坩埚中，把坩埚放入马弗炉中，设置马弗炉以5℃/min的升温速率加热，升至碳化温度340℃，并在该温度下保温30min。

(3)待马弗炉自然冷却后，得到碳化产物，将碳化产物置于0.5mol/L的硫酸溶液中浸泡6h，之后水洗至中性，干燥即可得到碳材料，称取碳材料质量，产率为33wt％。往滤液滴加1mol/L氨水溶液后得到沉淀，经过干燥和煅烧可以回收氧化铜。

制备的碳材料的扫描电子显微镜图如图2所示。聚对苯二甲酸二烯丙酯和氧化铜碳化后所制备的碳材料，通过扫描电镜表征其微观结构。图中表明该碳材料为具有三维网状结构的多孔碳材料。

实施例3

将上述实施例1中碳化温度改为340℃，其他步骤不变，经过后处理得到多孔碳材料，产率为38wt％。制备的碳材料的X射线衍射谱图如图3所示。聚对苯二甲酸乙二醇酯与氧化锌碳化后制备的碳材料，通过X射线衍射表征其晶体结构。从图中可以明显看出在20o和43o的位置有两个衍射特征峰，分别对应着石墨的(002)和(101)晶面。这说明制备的碳材料具有无定型碳和部分石墨化的特征。此外，制备的多孔碳材料的比表面积高达1200m²/g(图4)，具有丰富的微孔(<2纳米)、介孔(2～50纳米)和大孔(>50纳米)，而聚对苯二甲酸乙二醇酯直接裂解碳化制备的碳材料比表面积仅为620m²/g，只有少量的微孔。

实施例4

(1)称取5g聚对苯二甲酸丁二醇酯和5g三氧化二镍(国药集团化学试剂有限公司生产)，放入球磨机中，以转速50r/min搅拌混合10min，得到二者的均匀混合物。

(2)将步骤(1)中得到的混合物转移至坩埚中，把坩埚放入马弗炉中，设置马弗炉以10℃/min的升温速率加热，升至碳化温度340℃，并在该温度下保温30min。

(3)待马弗炉自然冷却后，得到碳化产物，将碳化产物置于0.5mol/L的盐酸溶液中浸泡6h，之后水洗至中性，干燥即可得到碳材料，称取碳材料的质量，产率为40wt％。往滤液滴加1mol/L氨水溶液后得到沉淀，经过干燥和煅烧可以回收三氧化二镍。

制备的碳材料的扫描电子显微镜图如图5所示。聚对苯二甲酸丁二醇酯和三氧化二镍碳化后所制备的碳材料，通过扫描电镜表征其微观结构。图中表明该碳材料为具有三维网状结构的多孔碳材料。

实施例5

将上述实施例4中所用过渡金属氧化物由三氧化二镍改为氧化锰，其他步骤不变，经过后处理得到碳材料，产率为36wt％。滤液滴加1mol/L氨水溶液后得到沉淀，经过干燥和煅烧可以回收氧化锰。

制备的碳材料的透射电子显微镜图如图6所示。聚对苯二甲酸丁二醇酯和氧化锰碳化后所制备的碳材料，通过透射电镜表征其微观结构。在高倍透射显微镜图中表明该碳材料具有丰富的微孔纳米结构。

实施例6

(1)称取5g聚碳酸酯和10g三氧化二铁(国药集团化学试剂有限公司生产)，放入球磨机中，以转速50r/min搅拌混合10min，得到二者的均匀混合物。

(2)将步骤(1)中得到的混合物转移至坩埚中，把坩埚放入马弗炉中，设置马弗炉以10℃/min的升温速率加热，升至碳化温度340℃，并在该温度下保温30min。

(3)待马弗炉自然冷却后，得到碳化产物，将碳化产物置于0.5mol/L的盐酸溶液中浸泡6h，之后水洗至中性，干燥即可得到碳材料，称取碳材料的质量，产率为35wt％。往滤液滴加1mol/L氨水溶液后得到沉淀，经过干燥和煅烧可以回收三氧化二铁。

制备的碳材料的扫描电子显微镜图如图7所示。聚碳酸酯和三氧化二铁碳化后所制备的碳材料，通过扫描电镜表征其微观结构。图中表明该碳材料为具有三维网状结构的多孔碳材料。

实施例7

将上述实施例6中所用过渡金属氧化物由三氧化二铁改为氧化锌，其他步骤不变，经过后处理得到碳材料，产率为31wt％。

制备的碳材料的透射电子显微镜图如图8所示。聚碳酸酯和氧化锌碳化后所制备的碳材料，通过透射电镜表征其微观结构。图中表明该碳材料为具有丰富纳米孔结构的碳材料。

实施例8

将上述实施例6中所用氧化锌使用量改为5g，其他步骤不变，得到聚碳酸酯与氧化锌碳化后的产物，经过后处理得到碳材料，产率为43wt％。

实施例9

将上述实施例2中所用过渡金属氧化物由氧化铜改为四氧化三钴，其他步骤不变，经过后处理得到碳材料，产率为35wt％。往滤液滴加1mol/L氨水溶液后得到沉淀，经过干燥和煅烧可以回收四氧化三钴。

制备的碳材料的扫描电子显微镜图如图9所示。聚对苯二甲酸二烯丙酯和四氧化三钴碳化后所制备的碳材料，通过扫描电镜表征其微观结构。图中表明该碳材料为具有三维网状结构的多孔碳材料。

实施例10

将上述实施例9中所用聚酯由聚对苯二甲酸二烯丙酯改为聚对羟基苯甲酸酯，其他步骤不变，经过后处理得到碳材料，产率为37wt％。

对比例1

(1)称取5g聚对苯二甲酸乙二醇酯放入坩埚中。

(2)将装有聚对苯二甲酸乙二醇酯的坩埚放入马弗炉中，设置马弗炉以10℃/min的升温速率，升至碳化温度340℃，并在该温度下保温30min。

(3)待坩埚自然冷却后，取出碳化产物，并称取质量。得到的碳化产物如图10所示。产物呈现黄褐色状态，表明无催化剂存在时候，聚对苯二甲酸乙二醇酯在340℃下无法碳化。

对比例2

将上述对比例1中所用聚酯由聚对苯二甲酸乙二醇酯改为聚对苯二甲酸丁二醇酯，碳化温度改为400℃，其他步骤不变。

得到碳化产物的扫描电子显微镜图如图11所示。可以看出碳化产物微观形貌呈现出块状结构，且表面较为光滑，无任何孔道结构出现。

对比例3

将上述对比例1中所用聚酯由聚对苯二甲酸乙二醇酯改为聚碳酸酯，其他步骤不变，得到碳化产物。

将上述实施例8中聚碳酸酯与氧化锌碳化制备的碳材料和对比例3中聚碳酸酯碳化的产物都进行红外光谱测试，表征其官能团组成，结果如图12所示。在340℃下聚碳酸酯与氧化锌的碳化产物相比于单独的聚碳酸酯碳化后，聚碳酸酯与氧化锌碳化产物中的羰基衍射峰消失，同时C-O键(聚酯链断裂后的苯氧结构中所含的C-O键)和C＝C键增强，表明氧化锌的存在促进聚碳酸酯发生脱羧反应，并促进消除聚碳酸酯中脂肪链段中弱的含氧化学键，进而实现了聚碳酸酯的低温碳化。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种聚酯低温碳化制备多孔碳材料的方法，其特征在于，将聚酯和过渡金属氧化物的混合物在不高于500℃条件下进行加热碳化，利用过渡金属氧化物对聚酯进行催化活化，得到碳化产物，经后处理去除所述碳化产物中的过渡金属氧化物后制得多孔碳材料；

其中，所述过渡金属氧化物在加热碳化过程中作为催化剂促进所述聚酯发生脱羧反应，消除所述聚酯中不稳定的含氧化学键，生成中间降解产物，所述中间降解产物通过交联、环化和/或芳构化反应构建碳材料骨架，形成多孔碳材料；

所述加热碳化温度为340℃，加热碳化时间为30min；

所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯；

所述过渡金属氧化物为氧化锌；

所述聚酯和过渡金属氧化物的质量比为1:1。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将聚酯和过渡金属氧化物在球磨机中通过球磨混合，球磨转速为20～600r/min，球磨混合时间为5～30min，得到所述聚酯和过渡金属氧化物的混合物。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热碳化为先加热至碳化温度，然后保温进行碳化；所述加热的升温速率为2℃/min～60℃/min。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述后处理具体为：对所述碳化产物进行酸洗，去除其中的过渡金属氧化物，得到所述多孔碳材料。

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