TWI732327B

TWI732327B - 能在微波場中產生電弧的多孔複合材料及其製備方法和用途

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Publication number: TWI732327B
Application number: TW108138985A
Authority: TW
Inventors: 蔣海斌; 喬金樑; 張曉紅; 劉文璐; 宋志海; 戚桂村; 高建明; 蔡傳倫; 李秉海; 王湘; 賴金梅; 茹越; 張紅彬; 韓朋; 黃文氫; 張江茹; 趙亞婷; 姜超; 孫姝琦; 郭照琰
Original assignee: 大陸商中國石油化工科技開發有限公司
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2021-07-01
Also published as: CN112823441B; WO2020088173A1; JP2022506131A; CA3117124A1; EP3876320A4; CN112823441A; KR20210089187A; AU2019373610A8; BR112021008076A2; JP2024133574A; AU2019373610B2; AU2019373610A1; EP3876320A1; TW202017856A; US20220008882A1

Abstract

本發明涉及一種能在微波場中產生電弧的多孔複合材料及其製備方法和用途。該多孔複合材料包含無機多孔骨架和負載於該無機多孔骨架上的碳材料，其中該無機多孔骨架的平均孔徑為0.2-1000μm。該多孔複合材料具有優異的機械性能，並能夠在微波場中產生電弧從而迅速產生高溫，由此可以用於微波高溫加熱、生物質裂解、植物油處理、廢舊高分子材料裂解、石油化工裂解、碳纖維複合材料回收、垃圾處理、VOC廢氣治理、COD汙水治理、高溫催化、廢電路板全組分回收利用以及製備氫氣等領域。

Description

能在微波場中產生電弧的多孔複合材料及其製備方法和用途

本發明涉及微波加熱、微波高溫裂解和廢舊資源利用領域，具體地，涉及能在微波場中產生電弧的多孔複合材料及其製備方法和用途，以及裂解和/或回收利用包含有機化合物的物質的方法。

超過90%的化工原料來自於石油、頁岩氣和煤等化石能源。但是，化石能源不可再生並且其使用中會產生CO₂，因此開發環境友好的可再生能源成為目前能源領域的熱點之一。為了經濟和社會的更可持續發展，迫切需要用可再生的生物質能源來代替化石能源。其中，植物油因其價格低廉、可大規模種植等特點成為研究的熱點。2012至2013年，世界共生產棕櫚油、菜籽油、葵花籽油和大豆油等主要的植物油4.62億噸。近年來熱解技術的迅速發展使其成為生物質利用技術中較為高效和成熟的技術之一。

另一方面，20世紀50年代以來，人類已生產83億噸塑膠，其中63億噸已成為廢棄物。這63億噸廢塑膠中，9%被回收，12%被焚燒，其餘79%(近55億噸)被埋在垃圾填埋場中或在自然環境中積累。人類還在不斷加快塑膠的生產速度，目前塑膠產量每年已達到4億噸，預計到2050年，全球將有120億噸廢塑膠。每年有超過800萬噸塑膠進入海洋，如不加以限制，到2050年，海洋裡的塑膠垃圾將比魚類還多。近年來，國際頂級刊物相繼發表了塑膠微粒對海洋、河流中的生物和飲用水的汙染，引起了全社會對塑膠汙染的關注。2018年，聯合國環境署首次聚焦一次性塑膠汙染問題，發佈世界環境日的主題為“塑戰速決”，呼籲全世界向塑膠汙染“宣戰”。

就解決塑膠汙染問題，科研工作者已經做出了許多不懈的努力。從1970年開始，就有大量研究致力於製備在自然環境中可降解的塑膠，但是可降解塑膠只在生物醫藥、農業地膜和垃圾袋等方面有重要應用，並且，在需要回收再利用的場合，可降解塑膠的存在會嚴重影響回收塑膠製品的性能；同時，可降解塑膠在非理想的自然環境中依然需要較長時間才能降解，無法有效解決白色汙染問題。

目前，機械回收是唯一被廣泛採用的處理廢舊塑膠的技術方案，主要步驟依次是去除有機殘渣、洗滌、粉碎、熔融再加工，在熔融再加工的過程中通常需要共混新料來維持性能。不同塑膠對加工過程的回應不同，使得機械回收的技術方案適用的塑膠種類很少，目前實際採用該技術進行回收再生的只有聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚乙烯(PE)，分別占每年塑膠產量的9%和37%。溫度敏感塑膠、複合材料、和升溫不熔融流動的塑膠(如熱固性塑膠)都無法藉由該方法來處理。

將廢塑膠藉由化學轉化或熱轉化製成小分子烴(氣體、液態油或固體蠟)的化學回收法被認為是可以超越機械回收的技術方案，所得產物可以用作燃料或化工原料。但是，目前該技術方案並沒有被廣泛應用，主要是由於成本太高。一方面，化學回收過程大多需要昂貴的催化劑，並且催化劑的選擇性要求原料必須是純的聚合物，這需要對廢舊塑膠進行耗時耗力的分類；另一方面，化學回收過程需要較大能耗。

另一方面，隨著世界經濟的快速發展，橡膠材料被廣泛運用於各個行業，橡膠製品的需求量也隨之越來越高。汽車的產生給人類的生產和生活帶來了極大的便利，推動了社會的進步，但同時也帶來了一些難以忽視的隱患，即環境和資源問題的加劇。隨著汽車製造量的逐年增長，資源的消耗量和輪胎的廢棄量也持續增多。我國幅員遼闊、人口眾多，是一個輪胎使用大國。廢棄的輪胎佔用了大量的土地資源和環境空間，加上廢舊輪胎分解所需時間的未知性，它們不但不便於進行壓縮清理，而且也很難發生生物降解。廢舊輪胎對環境造成了巨大的危害，並且難以治理，因此被稱為“黑色汙染”。廢舊橡膠資源化利用已經到了刻不容緩的地步。

另一方面，碳纖維複合材料具有輕質高強、耐腐蝕性好等優異性能，在航空航太、新能源、汽車工業、體育用品等高新技術領域都有著廣泛的應用。隨著碳纖維複合材料的廣泛應用，所產生的碳纖維複合材料廢舊物與日俱增，大量碳纖維複合材料廢棄物引起了人們的關注，這對環境保護以及經濟效益產生了巨大的影響。隨著人們對環境保護的日益重視和國際形勢引起的能源、資源危機，以及碳纖維複合材料中碳纖維價格昂貴、綜合性能優異，進行碳纖維回收技術的研究是未來重要的發展趨勢。

目前的碳纖維回收技術方法主要有物理回收法和化學回收法。物理回收法是將碳纖維複合材料廢棄物粉碎或熔融作為新材料的原材料使用。但這種方法會對複合材料的各組分性能造成破壞，特別是我們並不能從中得到碳纖維，無法實現可迴圈。化學回收是利用熱分解或有機溶劑分解的方法從碳纖維複合材料廢棄物回收碳纖維。有機溶劑分解回收得到乾淨的碳纖維，但是回收過程中使用大量的有機溶劑，可能對環境產生汙染，使用後的溶劑分離(分液、萃取、蒸餾等)操作過程複雜，導致回收成本較高，並且該方法中對碳纖維增強樹脂複合材料基體樹脂的種類、甚至固化劑的種類有選擇性，並非適合所有的基體樹脂。先前技術中已經揭露的最具有工業化可行性的是熱分解處理碳纖維複合材料，但是傳統的加熱形式效率普遍較低，使得能耗成本太高。

印刷電路板(PCB)是幾乎所有電子資訊產品的必備元件，被廣泛應用於電子元件與電動控制等多種工業領域。作為PCB製造中的基板材料，覆銅板主要由基板、銅箔和黏合劑三部分構成。基板由高分子合成樹脂和增強材料組成。黏合劑通常為酚醛樹脂、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、氰酸酯樹脂、聚苯醚樹脂等。早在2000年我國年產覆銅板就已經達到16.01萬噸，2006年我國印刷電路板的產量超越日本，成為世界上產值最大的印刷電路板生產國。到目前為止，全球約40%的PCB都在中國生產，隨之而來的廢印刷電路板(WPCB)數量也十分巨大。機械處理、酸溶等現有的WPCB處理方法多側重於電路板中金屬的回收，較少涉及線路板中非金屬成分的有效回收利用，且這些方法大多對環境安全構成嚴重了威脅。因此，發明一種清潔高效的WPCB處理方法是目前研究的熱點問題之一。

微波是指波長介於紅外線和特高頻(UHF)無線電波之間的電磁波，具有非常強的穿透能力，其波長在1m到1mm之間，所對應的頻率為300GHz-300MHz。微波發生器的磁控管接受電源功率而產生微波，藉由波導輸送到微波加熱器，需要加熱的物料在微波場的作用下被加熱。微波的加熱方式與普通的熱傳遞有較大不同，高頻電場以每秒幾億級的速度週期性改變外加電場和方向，使物料中的極性分子隨電場作高頻振動，分子間摩擦擠壓作用使物料迅速發熱，從而使物料內部和表面溫度同時迅速升高。

新近開發了不採用催化劑的微波熱裂解技術，該技術能量效率高，能夠同時處理不同種類和受到一定汙染的廢舊塑膠，例如目前使用最多的聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯，使之裂解成化工原料。另外，也採用微波熱裂解技術將廢舊橡膠裂解成單體並然後重新聚合後使用。因此，微波熱裂解技術有望成為解決塑膠汙染問題和橡膠資源化利用的關鍵。

已有較多的專利揭露了利用微波的這一特性進行熱裂解的技術，如中國專利申請公開CN102585860A、CN103252226A、CN106520176A等，但它們都是用碳化矽等普通微波敏感材料在微波場中產生熱並將熱量傳給要裂解的物料，從而達到熱裂解目的，這種方式的工作溫度不高，效率和產物組成不理想。因此，仍然需要開發一種在微波場中能夠迅速產生高溫並將熱量傳遞給物料的微波加熱材料，開發一種高效的微波高溫裂解廢舊塑膠、廢舊橡膠或生物質或植物油的方法，開發一種高效的微波高溫裂解碳纖維複合材料並回收碳纖維的方法，一種微波高溫裂解電路板實現資源有效回收利用的方法。開發此類材料和方法具有巨大的應用前景。

鑒於先前技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種多孔複合材料及其製備方法和用途，該多孔複合材料能在微波場中產生電弧，從而可迅速(例如幾十秒到幾分鐘內)產生高溫(特別是1000℃以上)，使得可實現有效的微波高溫加熱或微波裂解包含有機化合物的物質(例如塑膠，例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯；橡膠；植物油；生物質；碳纖維複合材料；電路板)並可回收裂解產物中的有價值物質用於迴圈利用作為化工原料或其他方面的應用。另外，該多孔複合材料本身可以耐高溫，適宜工業化應用。

本發明的另一目的是，該多孔複合材料的製備方法可簡單易行，和易於實現規模化製備。

本發明的另一目的是，利用該多孔複合材料微波高溫加熱或微波裂解包含有機化合物的物質的方法可以實現高效運行，並且裂解產物可以實現高附加值，尤其是主要為較輕組分(尤其是氣相或小分子氣體)。

本發明的另一目的是提供一種微波高溫裂解電路板實現資源有效回收利用的方法。裂解氣體產物可以為回收利用價值高的氣體，固體殘渣可易於實現金屬與非金屬組分的分離，實現金屬與玻璃纖維的高效回收，從而實現廢電路板全組分的清潔高效回收。

上述本發明的目的可藉由一種能在微波場中產生電弧的多孔複合材料而實現，該能在微波場中產生電弧的多孔複合材料包括：無機多孔骨架和負載於無機多孔骨架上的碳材料。

具體地，本發明的第一方面提供一種能在微波場中產生電弧的多孔複合材料，包含無機多孔骨架和負載於該無機多孔骨架上的碳材料，其中該無機多孔骨架的平均孔徑為0.2-1000μm。

本文中，該負載是指碳材料藉由一定的結合力固定於無機多孔骨架的表面和/或結構中。該表面是指多孔骨架所有可以接觸到氣相的介面，“固定於結構中”指的是鑲嵌或者錨定於多孔骨架本身的內部，而不是孔道的內部。

電弧是指一種氣體放電現象，是一束高溫電離氣體，也是一種等離子體。

該碳材料為石墨烯、碳奈米管、碳奈米纖維、石墨、碳黑、碳纖維、碳量子點、碳奈米線、由可碳化的有機物碳化得到的產物或由可碳化有機物的混合物碳化後的產物中的至少一種，較佳為石墨烯、碳奈米管、由可碳化的有機物碳化得到的產物和由可碳化有機物的混合物碳化後的產物中的至少一種。

所述的碳化是指在一定的溫度、氣氛條件下處理有機物的過程，其中有機物中的氫、氧、氮、硫等全部或大部揮發掉，從而得到一種含碳量很高的合成材料。

該可碳化有機物是指有機高分子化合物，包括- 合成有機高分子化合物，較佳為橡膠，或塑膠，包括熱固性塑膠和熱塑性塑膠，更佳選自環氧樹脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂、聚苯乙烯、苯乙烯-二乙烯苯共聚物、聚丙烯腈、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、丁苯橡膠、聚氨酯橡膠中的至少一種；和- 天然有機高分子化合物，較佳為澱粉、黏膠纖維、木質素和纖維素中的至少一種。

該包含可碳化有機物的混合物是指可碳化有機物與其他不含金屬的有機物和/或不含金屬的無機物的混合物；較佳選自煤、天然瀝青、石油瀝青或煤焦瀝青中的至少一種。

該碳材料的比例可以為基於該多孔複合材料總質量計的0.001%-99%，較佳0.01%-90%，更佳0.1%-80%。

該無機多孔骨架是指具有多孔結構的無機材料。該無機多孔骨架的平均孔徑為0.2-1000μm，較佳0.2-500μm，更佳0.5-500μm，特別較佳為0.5-250μm，或者0.2-250μm。該無機多孔骨架的孔隙率可以為1%-99.99%，較佳10%-99.9%，更佳為30%-99%。

本文中所述平均孔徑藉由掃描電子顯微鏡(SEM)測定。首先，藉由SEM照片中穿過單個孔隙中心的直線與該孔隙的輪廓的兩個交點之間的距離中最短的值來確定該單個孔隙的孔徑；然後，藉由SEM照片中顯示的所有孔隙的孔徑值的數均值來確定平均孔徑。

孔隙率參考GB/T 23561.4-2009測定。

該無機材料可以選自碳、矽酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鍺酸鹽、鈦酸鹽、氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、矽化物和鹵化物中一種或多種的組合；較佳選自碳、矽酸鹽、鈦酸鹽、氧化物、碳化物、氮化物、硼化物中一種或多種的組合。該氧化物可以選自氧化鋁、氧化矽、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈰和氧化鈦中的至少一種。該氮化物可以選自氮化矽、氮化硼、氮化鋯、氮化鉿和氮化鉭中的至少一種。該碳化物可以選自碳化矽、碳化鋯、碳化鉿和碳化鉭中的至少一種。該硼化物可以選自硼化鋯、硼化鉿和硼化鉭中的至少一種。該無機多孔骨架的無機材料更佳為碳、矽酸鹽、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、碳化矽、氮化硼、鈦酸鉀中的至少一種。

較佳地，該無機多孔骨架為選自以下骨架中的至少一種：聚合物海綿碳化後得到的碳骨架、無機纖維構成的多孔骨架、無機海綿骨架、無機顆粒堆積構成的骨架、陶瓷前驅體海綿焙燒後得到的陶瓷海綿骨架、陶瓷前驅體纖維焙燒後得到的陶瓷纖維骨架；較佳三聚氰胺海綿碳化後的骨架、酚醛樹脂海綿碳化後的骨架、矽酸鋁纖維的多孔骨架(如矽酸鋁岩棉)、莫來石纖維的多孔骨架、氧化鋁纖維的多孔骨架(如氧化鋁纖維板)、氧化鋯纖維的多孔骨架、氧化鎂纖維的多孔骨架、氮化硼纖維的多孔骨架、碳化硼纖維的多孔骨架、碳化矽纖維的多孔骨架、鈦酸鉀纖維的多孔骨架、陶瓷前驅體纖維焙燒後得到的陶瓷纖維骨架。

該無機多孔骨架的多孔結構可以來自骨架材料本身的孔結構，例如海綿狀結構形式；也可以來自纖維材料堆積而成的孔結構，例如纖維棉、纖維氈和纖維板等結構形式；也可以來自顆粒材料堆積而成的孔結構，例如沙堆結構形式；還可以來自以上多種形式的組合。較佳來自纖維材料堆積而成的孔結構。特別說明的是，以上所述的無機纖維構成的多孔骨架，其中的多孔是由纖維材料堆積的骨架構成的孔結構，並不是指纖維本身具有多孔。

根據本發明的多孔複合材料能夠在微波場中產生高溫電弧，例如在900w微波場中能夠產生使多孔複合材料升溫至1000℃以上的電弧，並且該多孔複合材料本身耐高溫，最高可耐3000℃的高溫。根據本發明的能在微波場中產生電弧的多孔複合材料是一種高效的微波加熱材料。

製備方法

本發明的第二方面提供根據本發明的多孔複合材料的製備方法。根據本發明的製備方法包括以下步驟：(1)將該無機多孔骨架或無機多孔骨架前驅體浸入該碳材料和/或碳材料前驅體的溶液或分散體中，使無機多孔骨架或無機多孔骨架前驅體的孔隙充滿該溶液或分散體；(2)將步驟(1)中得到的多孔材料加熱乾燥，使得碳材料或碳材料前驅體析出或固化並負載於無機多孔骨架或無機多孔骨架前驅體上；(3)如果採用碳材料前驅體或者無機多孔骨架前驅體中的至少一種作為原料，則進一步進行以下步驟：惰性氣體氣氛下加熱步驟(2)得到的多孔材料，使得無機多孔骨架前驅體轉化為無機多孔骨架，和/或碳材料前驅體還原或碳化。

步驟(1)中碳材料或其前驅體的溶液或分散體可以包含選自以下的溶劑：苯、甲苯、二甲苯、三氯苯、三氯甲烷、環己烷、己酸乙酯、乙酸丁酯、二硫化碳、甲酮、丙酮、環己酮、四氫呋喃、二甲基甲醯胺、水和醇類中的一種或組合；其中，該醇類較佳選自丙醇、正丁醇、異丁醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、異丙醇、乙醇中的至少一種。

根據本發明的製備方法中使用的負載用碳材料前驅體較佳負載前可以溶解或分散於對人體和環境友好的溶劑中的前驅體，使製備過程“綠色”。所述的對人體和環境友好的溶劑選自乙醇、水和兩者混合物中的至少一種，即步驟(1)中的溶劑更佳為包含水和/或乙醇的溶劑；進一步較佳水和/或乙醇。

該溶液或分散體實現碳材料和/或碳材料前驅體在溶劑中充分溶解或是充分分散即可，通常其濃度可以為0.001-1g/mL，較佳為0.002-0.8g/mL，再較佳為0.003g-0.5g/mL。

步驟(2)中的加熱乾燥可以在50-250℃，較佳60-200℃，更佳80-180℃的溫度下進行；較佳藉由微波加熱。微波的功率可以為1W~100KW，較佳為500W-10KW。微波加熱時間可以為2-200min，較佳為20-200min。

所述的無機多孔骨架前驅體是可轉化為無機多孔骨架的多孔材料；可以選自陶瓷前驅體、可碳化的有機物的多孔材料或可碳化有機物的混合物的多孔材料中的至少一種。

該碳材料前驅體可以是氧化石墨烯、改性碳奈米管、改性碳奈米纖維、改性石墨、改性碳黑、改性碳纖維和可碳化的有機物或包含可碳化有機物的混合物中的至少一種。改性碳奈米管、改性碳奈米纖維、改性石墨、改性碳黑、改性碳纖維是指為了提高這些碳材料在水或有機溶劑中的分散性，得到穩定的分散體，進行預處理的碳材料，例如採用分散劑、表面活性劑進行預處理，或是接枝親水基團進行預處理等；這些預處理手段均採用先前技術中的改善分散性的預處理手段。進行上述預處理的碳材料如石墨烯水分散體、石墨烯乙醇分散體、石墨烯水性漿料、石墨烯油性漿料、氧化石墨烯水分散體、氧化石墨烯乙醇分散體、氧化石墨烯N-甲基吡咯烷酮分散體、碳奈米管水分散體、羧基化碳奈米管水分散體、碳奈米管乙醇分散體、碳奈米管二甲基甲醯胺分散體、碳奈米管N-甲基吡咯烷酮漿料等，也均可以藉由市售而得。

步驟(3)的加熱溫度可以為400-1800℃，較佳600-1500℃，更佳800-1200℃，較佳藉由微波加熱。微波的功率可以為100W~100KW，較佳700W~20KW。微波加熱的時間可以為0.5-200min，較佳為1-100min。

在一種實施方案中，該製備方法包括以下步驟：a、製備負載用碳材料或碳材料前驅體溶液或分散體；b、將無機多孔骨架或無機多孔骨架前驅體浸入步驟a的溶液或分散體中，使無機多孔骨架或無機多孔骨架前驅體的孔隙充滿該溶液或分散體；碳材料和/或碳材料前驅體占無機多孔骨架材料或無機多孔骨架材料前驅體與碳材料和/或碳材料前軀體的總質量的0.001%-99.999%，較佳0.01%-99.99%，更佳0.1%-99.9%；c、取出步驟b得到的多孔材料，加熱，烘乾，碳材料或碳材料前驅體析出或固化，負載於無機多孔骨架或無機多孔骨架前驅體上；加熱烘乾溫度50-250℃，較佳60-200℃，更佳80-180℃；如果以上原料採用的是碳材料和無機多孔骨架，則經過步驟c後即得到該能在微波場中產生電弧的多孔複合材料；如果所述的原料採用碳材料前驅體或者無機多孔骨架前驅體中的至少一種，則需要繼續以下步驟d：d、惰性氣體氣氛下加熱步驟c得到的多孔材料，無機多孔骨架前驅體轉化為無機多孔骨架，和/或碳材料前驅體還原或碳化，得到該能在微波場中產生電弧的多孔複合材料；加熱溫度400-1800℃，較佳600-1500℃，更佳800-1200℃。

當根據本發明的製備方法中所述的負載於無機多孔骨架的碳材料為石墨烯時，步驟(1)或步驟a中較佳用氧化石墨烯水溶液。

當所述的負載於無機多孔骨架的碳材料為碳奈米管時，步驟(1)或步驟a中較佳用碳奈米管分散體。

當所述的負載用碳材料前驅體選用熱固性塑膠時，步驟(1)或步驟a中需要根據所選熱固性塑膠的先前技術中常用固化配方配製成合適的固化體系；該固化體系中，可以加入任選的一種或多種選自以下的添加劑：固化促進劑、染料、顏料、著色劑、抗氧化劑、穩定劑、增塑劑、潤滑劑、流動改性劑或助劑、阻燃劑、防滴劑、抗結塊劑、助黏劑、導電劑、多價金屬離子、衝擊改性劑、脫模助劑、成核劑等。所用添加劑用量可以為常規用量，或根據實際情況的要求進行調整。當在負載用碳材料前驅體選用熱固性塑膠時，後續的步驟c中加熱後作為碳材料前驅體的熱固性樹脂固化，負載於無機多孔骨架。

當所述的負載用碳材料前驅體選用熱固性塑膠時，步驟(1)或步驟a中選取先前技術中相應的良溶劑將上述熱固性塑膠及其固化體系溶解，得到負載用碳材料前驅體溶液。

當所述的負載用碳材料前驅體選用熱塑性塑膠時，負載用碳材料前驅體的溶液中可以加入如抗氧化劑、助抗氧化劑、熱穩定劑、光穩定劑、臭氧穩定劑、加工助劑、增塑劑、軟化劑、防黏連劑、發泡劑、染料、顏料、蠟、增量劑、有機酸、阻燃劑、和偶聯劑等塑膠加工過程中先前技術的常用助劑。所用助劑用量可以為常規用量，或根據實際情況的要求進行調整。

根據本發明的製備方法中可以藉由擠壓數次或完全不擠壓使無機多孔骨架的孔隙充滿負載用碳材料或碳材料前驅體溶液或分散體。

根據本發明的製備方法的步驟(2)中取出步驟(1)得到的多孔材料後可以採取或者不採取措施去除步驟(1)得到的多孔材料中的多餘的負載用碳材料或碳材料前驅體溶液或分散體，上述措施包括但不限於擠壓和離心操作中的一種或兩種。

根據本發明的製備方法的步驟(2)和(3)中該加熱可以較佳為微波加熱，微波加熱不僅效率高而且受熱均勻，具體地：

步驟(2)微波的功率可以為1W~100KW，較佳為500W-10KW，微波照射時間為2-200min，較佳為20-200min。

步驟(3)的微波功率可以為100W~100KW，較佳700W~20KW；微波照射時間為0.5-200min，較佳為1-100min。

根據本發明的製備方法的步驟(3)中該加熱需要在惰性氣體氣氛下進行，選自先前技術中常用的惰性氣體氣氛，較佳氮氣。

根據本發明的製備方法中所採用的設備均為常用設備。

應用

根據本發明的多孔複合材料由於將無機多孔骨架和碳材料相結合而具有優異的機械性能，並預料不到地能夠在微波場中產生電弧從而迅速產生高溫，例如在900w微波場中能夠產生使多孔複合材料升溫至1000℃以上的電弧，從而可以用於微波高溫加熱、生物質裂解、植物油處理、廢舊高分子材料裂解、石油化工裂解、碳纖維複合材料回收、垃圾處理、VOC廢氣治理、COD汙水治理以及高溫催化等領域。同時，該多孔複合材料本身耐高溫，其製備工藝流程簡單易行，易於實現規模化製備。

因此，本發明的第三方面提供根據本發明的多孔複合材料用於微波高溫加熱、包含有機化合物的物質(例如有機物、包含有機物的混合物或包含有機物的複合材料)的裂解和回收利用和高溫催化等領域中的用途，尤其用於生物質裂解、植物油處理、廢舊高分子材料裂解、石油化工裂解、碳纖維複合材料回收、垃圾處理、VOC廢氣治理或COD汙水治理的用途。

石油化工裂解是指在石油化工生產過程中，常用石油分餾產品(包括石油氣)作原料，採用比裂化更高的溫度，使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態烴和少量液態烴，以提供有機化工原料。

根據本發明的多孔複合材料可尤其適合用於裂解和/或回收利用包含有機化合物的物質。

因此，本發明的第四方面提供裂解和/或回收利用包含有機化合物的物質的方法，其中將包含有機化合物的物質與根據本發明的多孔複合材料接觸，在惰性氣氛下或抽真空，對上述包含有機化合物的物質與多孔複合材料施加微波場，多孔複合材料在微波場中產生電弧，從而迅速達到高溫而使該包含有機化合物的物質裂解。

該包含有機化合物的物質包括有機物、包含有機物的混合物和包含有機物的複合材料，可以例如選自：- 廢舊塑膠，在此所述的廢舊塑膠指在民用、工業等用途中使用過且最終淘汰或替換下來的塑膠及其混合物，包括但不限於聚烯烴，聚酯(聚酯及其混合物，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯和聚芳酯中的至少一種)，聚醯胺，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，聚碳酸酯，聚乳酸，聚氨酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲醛，聚苯醚和聚苯硫醚中的至少一種，較佳為聚乙烯及其混合物(包括但不限於低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯中的至少一種，較佳低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的至少一種)、聚丙烯及其混合物、聚氯乙烯及其混合物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯及其混合物(包括但不限於普通聚苯乙烯、發泡聚苯乙烯、高抗沖聚苯乙烯和間規聚苯乙烯中的至少一種)、聚醯胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚碳酸酯、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲醛中的至少一種，更佳為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯和聚醯胺中的至少一種；該廢舊塑膠可以無需分揀而直接混合在一起處理，從而簡化廢舊塑膠的處理常式，除非如果對分解產物有特殊要求的話需要按照種類處理；- 廢舊橡膠，在此所述的廢舊橡膠指在民用、工業等用途中使用過且最終淘汰或替換下來的橡膠及其混合物；較佳為天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、苯乙烯系嵌段共聚物和矽橡膠中的至少一種；更佳為天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠、異戊橡膠和乙丙橡膠中的至少一種；該廢舊橡膠可以無需分揀而直接混合在一起處理，從而簡化廢舊橡膠的處理常式；除非如果對分解產物有特殊要求的話需要按照種類處理；- 生物質，在此所述的生物質指藉由光合作用產生的各種動植物和藻類，主要由纖維素、半纖維素和木質素組成，包括但不限於秸稈、蔗渣、樹枝、樹葉、木屑、稻殼、稻桿、稻草、花生殼、椰子殼、棕櫚籽殼、核桃殼、夏威夷果殼、開心果殼、麥稈、玉米桿和玉米芯中的至少一種；和- 植物油，在此所述的植物油指從植物的果實、種子、胚芽中得到的油脂及其混合物，所述的從植物的果實、種子、胚芽中得到的油脂包括但不限於棕櫚油、菜籽油、葵花籽油、大豆油、花生油、亞麻油和蓖麻油中的至少一種，較佳棕櫚油、菜籽油、葵花籽油和大豆油中的至少一種；和- 碳纖維複合材料，在此所述的碳纖維複合材料較佳先前技術中的碳纖維增強聚合物複合材料，所述與碳纖維複合的聚合物基體包括但不限於聚乙烯、聚丙烯、尼龍、酚醛樹脂、環氧樹脂中的至少一種；以及- 電路板，在此所述的電路板可為目前技術條件下生產的各種電路板。

在碳纖維複合材料的情況下，在惰性氣氛下或真空中，對碳纖維複合材料與多孔複合材料施加微波場，其中多孔複合材料在微波場中產生電弧，從而迅速達到高溫而使得碳纖維複合材料中的聚合物基體裂解，而碳纖維得到保留並被回收再利用。

在電路板的情況下，將電路板與多孔複合材料接觸，在惰性氣氛下或真空，對上述電路板與多孔複合材料施加微波場，多孔複合材料在微波下產生電弧並迅速達到高溫，使電路板中高分子合成樹脂等有機材料裂解，會得到大量氣體產物及固體殘渣；該氣體為高熱值的可燃性氣體；該固體殘渣包括結構疏鬆易分離的金屬組分與以玻璃纖維混合物等為主的非金屬組分。

該包含有機化合物的物質與該多孔複合材料的重量比可以為1：99-99：1，較佳1：50-50：1，更佳1：30-30：1，更佳1：10-10：1。

該微波場的微波功率可以為1W-100KW，更佳100W-50KW，更佳200W-50KW，更佳500W-20KW，最較佳700W-20KW，特別是例如700W、900W或1500W。微波照射的時間可以為0.1-200min；更佳0.5-150min，最較佳1-100min。微波場中產生電弧，可以迅速達到700-3000℃，較佳800-2500℃，更佳800-2000℃，使得該包含有機化合物的物質中的有機化合物裂解。

例如，裂解棕櫚油的微波功率可以為200W-80KW，較佳為300W-50KW；微波照射時間可以為0.2-200min；較佳為0.3-150min。裂解菜籽油的微波功率可以為100W-50KW，較佳為200W-30KW；微波照射時間可以為0.1-150min；較佳為0.2-130min。裂解葵花籽油的微波功率可以為80W-60KW，較佳為200W-40KW；微波照射時間可以為0.3-120min；較佳為0.4-100min。裂解大豆油的微波功率可以為120W-40KW，較佳為200W-30KW；微波照射時間可以為0.2-100min；較佳為0.5-90min。裂解花生油的微波功率可以為100W-10KW，較佳為300W-8KW；微波照射時間可以為0.3-100min；較佳為0.5-90min。裂解亞麻油的微波功率可以為150W-80KW，較佳為300W-50KW；微波照射時間可以為0.1-80min；較佳為0.3-70min。裂解蓖麻油的微波功率可以為200W-50KW，較佳為300W-40KW；微波照射時間可以為0.5-70min，較佳為0.6-60min。裂解秸稈的微波功率可以為100W-70KW，微波照射時間可以為0.2-150min。裂解蔗渣的微波功率可以為80W-50KW，微波照射時間可以為0.2-120min。裂解樹枝的微波功率可以為120W-100KW，微波照射時間可以為0.5-200min。裂解樹葉的微波功率可以為50W-40KW，微波照射時間可以為0.1-80min。裂解木屑的微波功率可以為100W-10KW，微波照射時間可以為0.2-100min。裂解稻殼的微波功率可以為80W-80KW，微波照射時間可以為0.2-120min。裂解稻桿的微波功率為100W~70KW，微波照射時間為0.2~100min。裂解稻草的微波功率可以為50W-60KW，微波照射時間可以為0.2-60min。裂解花生殼的微波功率可以為100W-50KW，微波照射時間可以為0.3-70min。裂解椰子殼的微波功率可以為200W-80KW，微波照射時間可以為0.5-150min。裂解棕櫚籽殼的微波功率可以為100W-50KW，微波照射時間可以為0.3-100min。裂解玉米芯的微波功率可以為80W-50KW，微波照射時間可以為0.2-70min。裂解天然橡膠的微波功率可以為100W-50KW，微波照射時間可以為0.5-150min。裂解順丁橡膠的微波功率可以為120W-60KW，微波照射時間可以為0.5-120min。裂解丁苯橡膠的微波功率可以為150W-80KW，微波照射時間可以為0.6-200min。裂解異戊橡膠的微波功率可以為100W-60KW，微波照射時間可以為0.5-150min。裂解乙丙橡膠的微波功率可以為200W-70KW，微波照射時間可以為0.2-100min。

該微波場可採用先前技術中的各種微波設備，例如家用微波爐、工業化微波設備(如微波熱裂解反應器)等產生。

惰性氣氛為先前技術中通常用的惰性氣體氣氛，例如氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或氙氣，較佳氮氣。

該包含有機化合物的物質與多孔複合材料可以各種方式接觸。如果包含有機化合物的物質是固體，例如廢舊塑膠，則可將該物質放置於多孔複合材料上，放置於多孔複合材料構成的腔體內、或被多孔複合材料蓋在下部等；較佳將固體物質(例如電路板)進行破碎後與多孔複合材料接觸。如果包含有機化合物的物質是液體，例如植物油，則可採用的方式之一是間歇方式，也就是先將植物油加到多孔複合材料上，多孔複合材料會自動將植物油吸到孔道內部，然後再進行微波裂解；另一種是連續的，也就是在微波裂解的同時，用泵(例如蠕動泵)藉由石英管道持續添加到多孔材料表面。以上所述的泵送速度能保障植物油和多孔複合材料的混合物在微波場下停留的時間即可。如果包含有機化合物的物質是固體和液體的混合物，則可相應採用上述接觸方式的混合形式。

本發明的方法中用於放置或承載該包含有機化合物的物質和多孔複合材料的裝置可以是微波可以穿透且耐1200℃以上高溫的各種容器或管道，如石英坩堝、石英反應器、石英管、氧化鋁坩堝、氧化鋁反應器、氧化鋁管等。

本發明的方法中所述包含有機化合物的物質在裂解後氣化。可將裂解後得到的氣體收集用於後續處理或回收利用，例如將氣體分離後作為燃料或是作為化學工業原料進行後續反應和生產；將裂解後的殘渣作為廢棄物處理，或者如對於碳纖維複合材料，裂解後的殘渣主要是碳纖維，可以將其收集後去除雜質再利用，或者對於電路板，可處理該電路板裂解得到的固體殘渣，將其中的金屬與非金屬組分分離，分別回收再利用。以上有關固體殘渣的分離可採用先前技術中的各種分離的辦法和設備。

所述的氣體收集為先前技術中通常的方法，可採用氣體收集裝置進行，較佳在惰性氣氛下進行。例如，如採用家用式微波爐作為微波場，則氣體收集方式為：在氮氣保護的手套箱中將承載包含有機化合物的物質和多孔複合材料的石英坩堝裝入真空袋中後密封，微波下反應後隔著真空袋擰開坩堝，用針筒紮進真空袋取樣。如果採用工業式的有進氣口和出氣口的微波爐(如微波熱裂解反應器等)，則氣體收集方式為：反應過程用氮氣吹掃，出氣口用集氣袋取樣收集。

本發明的方法利用該多孔複合材料在微波場中產生電弧，從而迅速產生高溫，使包含有機化合物的物質裂解，可以將裂解產物作為化工原料以回收利用，或將裂解後留下的碳纖維或金屬等有價值殘渣回收再利用，尤其可實現廢電路板全回收。該過程高效，產物組成附加值高。

下面結合實施例，進一步舉例說明本發明；但本發明的範圍不受這些實施例的限制。

實施例中的實驗資料使用以下儀器及測定方法測定：

1、實施例中所得多孔複合材料中負載的碳材料質量百分含量的測定：(1)原料中採用無機多孔骨架材料的情況下，先測定原料無機多孔骨架材料重量，在實驗結束後測定所得多孔複合材料重量，兩者重量差即為負載的碳材料重量，由此確定負載的碳材料在多孔複合材料的質量百分含量； (2)原料中採用無機多孔骨架前驅體的情況下，取兩個重量一致的無機多孔骨架前驅體試樣，其中一個試樣用於根據本發明的實施例；另一個用於參比實施例，其中只實施如上文所述的製備方法的步驟c和步驟d；在實驗結束後，稱量根據本發明的實施例所得多孔複合材料的重量，並稱量參比實施例所得的試樣最後的重量，兩者重量差即為負載的碳材料重量，由此確定負載的碳材料在多孔複合材料中的質量百分含量。

2、除非另外說明，以下實施例和對比例中對裂解出的氣體進行的色譜分析採用美國Agilent公司生產的Agilent 6890N氣相色譜在如下條件下進行。

所用美國Agilent公司生產的Agilent 6890N氣相色譜配備有FID檢測器，使用色譜柱：HP-PLOT AL₂O₃毛細管色譜柱(50m×0.53mm×15μm)；載氣：He，平均線速度41cm/s；進樣口溫度200℃；檢測器溫度：250℃；分流比15：1；進樣量：0.25ml(氣態)；升溫程式：初始溫度55℃，保持3min，以4℃/min升至120℃，保持4min，再以20℃/min升至170℃，保持10min。

3、無機多孔骨架和多孔複合材料的平均孔徑藉由如下方式確定：藉由掃描電子顯微鏡(SEM)照片中穿過單個孔隙中心的直線與該孔隙的輪廓的兩個交點之間的距離中最短的值來確定單個孔隙的孔徑，然後藉由SEM照片中顯示的所有孔隙的孔徑值的數均值來確定平均孔徑。採用的SEM為Hitachi S-4800，日本日立，放大率為200倍。

4、孔隙率的測定方法：參考GB/T 23561.4-2009測定孔隙率。

實施例中使用的原料均為商購獲得的。

多孔複合材料的製備實施例1

(1)量取500ml氧化石墨烯水分散體(JCGO-95-1-2.6-W，10mg/ml，南京吉倉奈米科技有限公司)，將其置於燒杯中；(2)取2g由酚醛樹脂構成的多孔骨架(酚醛泡沫，平均孔徑300μm，孔隙率99%，常熟綠洲花卉泡沫有限公司)，將其浸泡入氧化石墨烯水分散體，使分散體充分進入多孔骨架的孔道；(3)取出浸泡好的多孔材料，放於不鏽鋼托盤中，置於180℃烘箱中加熱1小時，由此烘乾並預還原；(4)將烘乾的多孔材料放入家用微波爐(700w，型號M1-L213B，美的)中並在高火下微波處理2min，將預還原的氧化石墨烯還原成石墨烯，酚醛樹脂骨架碳化成碳骨架(平均孔徑200μm，孔隙率99%)，得到能在微波場中產生電弧的石墨烯負載碳多孔骨架的多孔複合材料，其中石墨烯占多孔複合材料總質量的百分數為10%。

實施例2

(1)量取500ml碳奈米管分散體(XFWDM，100mg/ml，南京先豐奈米材料科技有限公司)，將其置於燒杯；(2)取2g由酚醛樹脂構成的多孔骨架(酚醛泡沫，平均孔徑200μm，孔隙率99%，常熟綠洲花卉泡沫有限公司)，將其浸泡入碳奈米管分散體中，使碳奈米管分散體充分進入多孔骨架的孔道；(3)取出浸泡好的多孔材料，放於不鏽鋼托盤中，置於80℃烘箱中加熱5小時，烘乾；(4)將烘乾的多孔材料放入管式爐，在氮氣氣氛下於800℃碳化1h，得到能在微波場中能產生電弧的碳奈米管負載碳多孔骨架的多孔複合材料(碳骨架的平均孔徑140μm，孔隙率99%)，其中碳奈米管占多孔複合材料總質量的百分數為30%。

實施例3

(1)量取500ml碳奈米管分散體(XFWDM，100mg/ml，南京先豐奈米材料科技有限公司)，將其置於燒杯中；(2)取5g由矽酸鹽構成的纖維棉狀多孔骨架(平均孔徑150μm，孔隙率90%，山東魯陽節能材料股份有限公司)浸泡入碳奈米管分散體中，擠壓數次，使分散體充分進入多孔骨架的孔道；(3)取出浸泡好的多孔材料，放於不鏽鋼托盤中，置於150℃烘箱中加熱2小時，烘乾，得到能在微波場中產生電弧的碳奈米管負載矽酸鹽纖維多孔骨架的多孔複合材料，其中碳奈米管占多孔複合材料總質量的百分數為10%。

實施例4

(1)稱取30g粉末酚醛樹脂(2123，新鄉市伯馬風帆實業有限公司)和3.6g六亞甲基四胺固化劑，將其置於燒杯中，倒入500ml乙醇，將混合物用磁轉子攪拌1小時至所有組分溶解；(2)取5g由矽酸鹽構成的纖維棉狀多孔骨架(平均孔徑150μm，孔隙率90%，山東魯陽節能材料股份有限公司)，將其浸泡入配製好的溶液中，擠壓數次，使溶液充分進入多孔骨架的孔道；(3)取出浸泡好的多孔材料，放於不鏽鋼托盤中，置於180℃烘箱中加熱2小時，烘乾除去溶劑，使得酚醛樹脂固化；(4)將烘乾固化的多孔材料放入管式爐，在氮氣氣氛下於1000℃碳化1h，使得酚醛樹脂碳化，得到能在微波場中產生電弧的酚醛樹脂碳化產物負載矽酸鹽纖維多孔骨架的多孔複合材料，其中碳材料占多孔複合材料總質量的百分數為5%。

實施例5

(1)稱取50g液體酚醛樹脂(2152，濟寧佰一化工)，將其置於燒杯，倒入500ml乙醇，用磁轉子攪拌1小時至所有組分溶解；(2)取8g由氧化鋁構成的纖維板狀多孔骨架(平均孔徑100μm，孔隙率85%，山東魯陽節能材料股份有限公司)，將其浸泡入配製好的溶液中，使溶液充分進入多孔骨架的孔道；(3)取出浸泡好的多孔材料，放於不鏽鋼托盤中，置於180℃烘箱中加熱2小時，烘乾除去溶劑，使得酚醛樹脂固化；(4)將烘乾固化的多孔材料放入管式爐，在氮氣氣氛下於900℃碳化1h，使得酚醛樹脂碳化，得到能在微波場中產生電弧的酚醛樹脂碳化產物負載氧化鋁纖維多孔骨架的多孔複合材料，其中碳材料占多孔複合材料總質量的百分數為6%。

實施例6

(1)稱取30g水溶性澱粉(藥用級，貨號：S104454，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)，將其置於燒杯中，倒入500ml去離子水，用磁轉子攪拌1小時至所有組分溶解；(2)取8g由氧化鋁構成的纖維氈狀多孔骨架(平均孔徑100μm，孔隙率85%，山東魯陽節能材料股份有限公司)，將其浸泡入配製好的溶液中，使溶液充分進入多孔骨架的孔道；(3)取出浸泡好的多孔材料，放入微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)，在功率10KW下微波處理2min，使得將多孔材料烘乾；(4)將烘乾的多孔材料放入管式爐，在氮氣氣氛下於1200℃碳化1h，使得水溶性澱粉碳化，得到能在微波場中產生電弧的澱粉碳化產物負載氧化鋁纖維多孔骨架的多孔複合材料，其中碳材料占多孔複合材料總質量的百分數為0.1%。

實施例7

(1)稱取50g水溶性澱粉(藥用級，貨號S104454，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)，將其置於燒杯中，倒入500ml去離子水，用磁轉子攪拌1小時至所有組分溶解；(2)取8g由氧化鋁構成的纖維棉狀多孔骨架(平均孔徑100μm，孔隙率85%，山東魯陽節能材料股份有限公司)，將其浸泡入配製好的溶液中，擠壓數次，使溶液充分進入多孔骨架的孔道；(3)取出浸泡好的多孔材料，放入微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)，在功率500W下微波處理2h，使得將多孔材料烘乾；(4)將烘乾的多孔材料放入管式爐，在氮氣氣氛下於1000℃碳化1h，使得澱粉碳化，得到能在微波場中產生電弧的澱粉碳化產物負載氧化鋁纖維多孔骨架的多孔複合材料，其中碳材料占多孔複合材料總質量的百分數為0.2%。

實施例8

(1)稱取2kg液體酚醛樹脂(2152，濟寧佰一化工)，將其置於燒杯中，倒入4L乙醇，用磁轉子攪拌1小時至所有組分溶解；(2)取2g由酚醛樹脂構成的多孔骨架(酚醛泡沫，平均孔徑500μm，孔隙率99%，常熟綠洲花卉泡沫有限公司)，將其浸泡入配製好的溶液中，使溶液充分進入多孔骨架的孔道；(3)取出浸泡好的多孔材料，放於不鏽鋼托盤中，置於150℃烘箱中加熱2小時，烘乾； (4)將烘乾的多孔材料放入微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)，在功率20KW下氮氣氣氛下微波處理100min，得到能在微波場中產生電弧的酚醛樹脂碳化產物負載碳多孔骨架的多孔複合材料(碳骨架的平均孔徑350μm，孔隙率99%)，其中負載於無機碳骨架上的碳材料占多孔複合材料總質量的百分數為80%。

實施例9

(1)稱取0.3g液體酚醛樹脂(2152，濟寧佰一化工)，將其置於燒杯中，倒入100ml乙醇，用磁轉子攪拌1小時至所有組分溶解；(2)取300g活性氧化鋁(平均孔徑0.05μm，孔隙率30%，山東凱歐化工科技有限公司)，將其浸泡入配製好的溶液中，使溶液充分進入活性氧化鋁的孔道；(3)取出浸泡好的多孔材料，放於不鏽鋼托盤中，置於150℃烘箱中加熱2小時，烘乾；(4)將烘乾的多孔材料放入管式爐，在氮氣氣氛下於1000℃碳化1h，使得酚醛樹脂碳化，得到能在微波場中產生電弧的酚醛樹脂碳化產物負載活性氧化鋁(多孔骨架)的多孔複合材料，其中碳材料占多孔複合材料總質量的百分數為0.05%。

實施例10

(1)稱取30g粉末酚醛樹脂(2123，新鄉市伯馬風帆實業有限公司)和3.6g六亞甲基四胺固化劑，將其置於燒杯中，倒入500ml乙醇，用磁轉子攪拌1小時至溶解；(2)取8g由氧化鎂構成的纖維板狀多孔骨架(平均孔徑100μm，孔隙率80%，濟南火龍熱陶瓷有限責任公司)，將其浸泡入配製好的溶液中，使溶液充分進入多孔骨架的孔道； (3)取出浸泡好的多孔材料，放於不鏽鋼托盤中，置於180℃烘箱中加熱2小時，烘乾除去溶劑，使得酚醛樹脂固化；(4)將烘乾固化的多孔材料放入管式爐，在氮氣氣氛下於1000℃下碳化1h，使得酚醛樹脂碳化，得到能在微波場中產生電弧的酚醛樹脂碳化產物負載氧化鎂纖維多孔骨架的多孔複合材料，其中碳材料占多孔複合材料總質量的百分數為3%。

實施例11

(1)稱取100g水溶性澱粉(藥用級，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)，將其置於燒杯中，倒入500ml去離子水，用磁轉子攪拌1小時至所有組分溶解；(2)取8g由氧化鋯構成的纖維板狀多孔骨架(平均孔徑150μm，孔隙率80%，濟南火龍熱陶瓷有限責任公司)，將其浸泡入配製好的溶液中，使溶液充分進入多孔骨架的孔道；(3)取出浸泡好的多孔材料，放入微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)，在功率3KW下微波處理20min，使得多孔材料烘乾；(4)將烘乾的多孔材料放入管式爐，在氮氣氣氛下於900℃碳化2h，使得澱粉碳化，得到能在微波場中產生電弧的澱粉碳化產物負載氧化鋯纖維多孔骨架的多孔複合材料，其中碳材料占多孔複合材料總質量的百分數為0.5%。

實施例12

(1)稱取50g液體酚醛樹脂(2152，濟寧佰一化工)，將其置於燒杯中，倒入500ml乙醇，用磁轉子攪拌1小時至所有組分溶解； (2)取8g由氮化硼構成的纖維板狀多孔骨架(平均孔徑100μm，孔隙率80%，濟南火龍熱陶瓷有限責任公司)，將其浸泡入配製好的溶液中，使溶液充分進入多孔骨架的孔道；(3)取出浸泡好的多孔材料，放於不鏽鋼托盤中，置於180℃烘箱中加熱2小時，烘乾除去溶劑，使得酚醛樹脂固化；(4)將烘乾固化的多孔材料放入管式爐，在氮氣氣氛下於900℃下碳化1h，使得酚醛樹脂碳化，得到能在微波場中產生電弧的酚醛樹脂碳化產物負載氮化硼纖維多孔骨架的多孔複合材料，其中碳材料占多孔複合材料總質量的百分數為5%。

實施例13

(1)稱取100g液體酚醛樹脂(2152，濟寧佰一化工)，將其置於燒杯中，倒入500ml乙醇，用磁轉子攪拌1小時至所有組分溶解；(2)取8g由碳化矽構成的纖維板狀多孔骨架(平均孔徑100μm，孔隙率80%，濟南火龍熱陶瓷有限責任公司)，將其浸泡入配製好的溶液中，使溶液充分進入多孔骨架的孔道；(3)取出浸泡好的多孔材料，放於不鏽鋼托盤中，置於180℃烘箱中加熱2小時，烘乾以除去溶劑，使得酚醛樹脂固化；(4)將烘乾固化的多孔材料放入管式爐，在氮氣氣氛下於800℃下碳化1h，使得酚醛樹脂碳化，得到能在微波場中產生電弧的酚醛樹脂碳化產物負載碳化矽纖維多孔骨架的多孔複合材料，其中碳材料占多孔複合材料總質量的百分數為10%。

實施例14

(1)稱取100g液體酚醛樹脂(2152，濟寧佰一化工)，將其置於燒杯中，倒入500ml乙醇，用磁轉子攪拌1小時至所有組分溶解； (2)取8g由鈦酸鉀構成的纖維板狀多孔骨架(平均孔徑100μm，孔隙率80%，濟南火龍熱陶瓷有限責任公司)，將其浸泡入配製好的溶液中，使溶液充分進入多孔骨架的孔道；(3)取出浸泡好的多孔材料，放於不鏽鋼托盤中，置於180℃烘箱中加熱2小時，烘乾除去溶劑，使得酚醛樹脂固化；(4)將烘乾固化的多孔材料放入管式爐，在氮氣氣氛下於800℃下碳化1h，使得酚醛樹脂碳化，得到能在微波場中產生電弧的酚醛樹脂碳化產物負載鈦酸鉀纖維多孔骨架的多孔複合材料，其中碳材料占多孔複合材料總質量的百分數為10%。

微波裂解廢舊塑膠：實施例15

剪取或稱取各0.5g的飲料瓶身(PET)、飲料瓶蓋(HDPE)、大棚膜(LLDPE)、PP粒料、PP飯盒碎片、包裝聚苯乙烯(PS)泡沫、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物托盤(ABS)、尼龍管子碎片(PA6)以及透明水杯(PC)和0.5g聚氯乙烯(PVC)軟管分別置於1g實施例1得到的多孔複合材料上，用氮氣保護後，在家用微波爐(700w)中採用高火微波裂解30s。在實施例1得到的多孔複合材料的輔助下，所有物料經過家用微波爐(700w)短短30s微波處理後都裂解氣化，幾乎未見殘留，只是在聚氯乙烯(PVC)軟管的情況下僅有少量黑色物質殘留，所有過程中有劇烈的電弧放電現象。該多孔複合材料在微波場中產生電弧，從而迅速產生高溫並將熱量傳遞給物料使物料快速裂解。

採用實施例2-14得到的樣品進行與上述過程相同的實驗，得到類似的實驗現象和結果。實施例2-14得到的多孔複合材料都能在微波場中產生電弧，從而迅速產生高溫並將熱量傳遞給物料使物料快速裂解。

實施例16

剪取50g飲料瓶蓋(HDPE)、50g PP飯盒碎片、50g丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物托盤(ABS)、50g尼龍管子碎片(PA6)以及50g透明水杯(PC)、3g包裝泡沫(PS)、10g大棚膜(LLDPE)、50g飲料瓶身(PET)、50g一次性透明塑膠杯(PS)碎片和50g聚氯乙烯(PVC)軟管碎片，分別置於30g實施例1得到的多孔複合材料組成的腔體內部，用氮氣保護後，用微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)以1500W功率處理5min。所有物料幾乎未見殘留，只是在聚氯乙烯軟管的情況下物料僅有少量黑色物質殘留。

待裂解物料置於微波中產生電弧的多孔複合材料組成的腔體內部的具體操作如下：先將一部分多孔複合材料放置於石英反應器的底部和周圍形成上開口的腔體，隨後將物料放置於腔體內部，最後將剩餘的多孔複合材料蓋於物料上部。

採用實施例2-14得到的樣品進行與上述過程相同的實驗，得到類似的實驗現象和結果。實施例2-14得到的多孔複合材料都能在微波中產生電弧，從而迅速產生高溫並傳遞給物料使物料快速裂解。

對比例1

將0.5g飲料瓶蓋(HDPE)碎片、0.5g PP飯盒碎片、0.5g PET瓶身碎片、PS泡沫和0.5g PVC軟管分別置於1g碳化矽粉末(98.5%，國藥集團化學試劑北京有限公司)上，用氮氣保護後，在家用微波爐(700w)中採用高火微波處理30s。微波過程都沒有任何火花，微波處理之後HDPE瓶蓋、PP飯盒碎片、PET碎片、PS泡沫和PVC軟管都沒有發生變化，只有石英坩堝底部有些溫熱。

對比例2

將0.5g飲料瓶蓋(HDPE)碎片置於1g活性炭粉末(AR，

200目，貨號C112223，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)上，用氮氣保護後，在家用微波爐(700w)中採用高火微波處理30s。微波過程時而有電弧出現，微波處理之後HDPE瓶蓋熔化，但並沒有完全消失，稱重發現HDPE有25%失重。

實施例17 除以下參數外，其他參數和步驟同實施例15：

取實施例1得到的1g樣品用微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)以700W功率30s分別裂解(或用家用微波爐(700W)高火30s裂解)0.5g的HDPE、0.5g的PP和0.5g的LLDPE，然後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的主要成分列於表1-1中。

取實施例1得到的1g樣品用微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)以700W功率30s裂解(或用家用微波爐(700W)高火30s裂解)0.5g的PET，然後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的主要成分列於表1-2中。

取實施例1得到的1g樣品用微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)以700W功率30s裂解(或用家用微波爐(700W)高火30s裂解)0.5g的PS，然後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的主要成分列於表1-3中。

取實施例1得到的1g樣品用家用微波爐(700W)高火30s裂解0.5g的PVC，然後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的主要成分列於表1-4中。

表1-1

實施例18 除以下參數外，其他參數和步驟同實施例15：

取實施例6得到的30g樣品用微波熱裂解反應器以1500W功率10min裂解50g HDPE、50g PP和50g LLDPE，然後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的主要成分列於表2-1中。

取實施例6得到的30g樣品用微波熱裂解反應器以1500W功率20min裂解50g PET，然後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的主要成分列於表2-2中。

取實施例6得到的30g樣品用微波熱裂解反應器以1500W功率40min裂解3g PS，然後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的主要成分列於表2-3中。

取實施例6得到的30g樣品用微波熱裂解反應器以1500W功率15分鐘裂解50g的一次性透明塑膠杯(PS)碎片，然後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的主要成分列於表2-4。

取實施例6得到的30g樣品用微波熱裂解反應器以1500W功率15分鐘裂解50g的PVC軟管碎片，然後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的主要成分列於表2-5。

表2-4

對比例3

(1)稱取50g液體酚醛樹脂(2152，濟寧佰一化工)置於燒杯中，倒入500ml乙醇，用磁轉子攪拌1小時至所有組分溶解；(2)取8g由氧化鋁構成的纖維板狀多孔骨架(平均孔徑100nm，合肥普元奈米科技有限公司)，將其浸泡入配製好的溶液，使溶液充分進入多孔骨架的孔道；(3)取出浸泡好的多孔材料，放於不鏽鋼托盤中，置於180℃烘箱中加熱2小時，烘乾除去溶劑，使得酚醛樹脂固化；(4)將烘乾固化的多孔材料放入管式爐，在氮氣氣氛下於900℃碳化1h，使得酚醛樹脂碳化。

將0.5g飲料瓶蓋(HDPE)碎片置於1g步驟(4)得到的材料上，在用氮氣保護後，在家用微波爐(700w)中採用高火微波處理30s。微波處理過程中沒有任何出現火花，微波處理之後HDPE瓶蓋並沒有發生變化。由此可見，在無機多孔骨架的孔徑較小的情況下，沒有獲得能在微波場中產生電弧而實現有效裂解的多孔複合材料。

微波裂解植物油：實施例19

取0.5g的棕櫚油、菜籽油、葵花籽油和大豆油中的每一種，分別置於1g實施例1得到的多孔複合材料上，該油被多孔複合材料自動吸入，在用氮氣保護後，將混合材料在家用微波爐(700w)中採用高火微波裂解30s(或微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)以700W功率30s裂解)，然後稱重顯示多孔複合材料中幾乎沒有物料殘留。在實施例1得到的多孔複合材料的輔助下，所有物料經過微波(700w)短短30s微波處理後都裂解氣化，在此過程中有劇烈的電弧放電現象。該多孔複合材料在微波場中產生電弧，從而迅速產生高溫並將熱量傳遞給物料使物料快速裂解。裂解後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的主要成分列於表3-1中。

實施例20

取100g棕櫚油、菜籽油、葵花籽油和大豆油中的每一種，分別置於燒杯，將30g實施例1得到的多孔複合材料置於石英反應器，用500ml/min氮氣吹掃10min後將流量調至100ml/min，以1500W功率啟動微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)，採用蠕動泵(蘭格BT100-2J精密蠕動泵)以約2g/min的速度藉由石英細管將上述植物油持續添加到石英反應器內的多孔複合材料表面，物料被源源不斷的裂解成氣體，操作結束之後幾乎沒有物料殘留。

採用實施例2-14得到的多孔複合材料進行與上述過程相同的實驗，得到類似的實驗現象和結果。

對比例4

將0.5g棕櫚油滴加於1g碳化矽粉末(98.5%，國藥集團化學試劑北京有限公司)上，在用氮氣保護後，在家用微波爐(700w)中採用高火微波處理30s。微波過程沒有任何火花，只有石英坩堝底部有些溫熱，微波處理之後稱重顯示棕櫚油質量未發生明顯變化。

實施例21 除以下參數外，其他參數和步驟同實施例19：

取實施例6得到的30g的樣品用微波熱裂解反應器以1500W功率及2g/min進料速度分別裂解100g棕櫚油、菜籽油、葵花籽油和大豆油，然後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的主要成分列於表3-2中。

微波裂解生物質：實施例22

分別取0.5g秸稈、蔗渣、樹枝、樹葉、木屑、稻殼、稻草、花生殼、椰子殼、棕櫚籽殼和玉米芯，分別置於1g實施例1得到的多孔複合材料上，在用氮氣保護後，在家用微波爐(700w)中採用高火微波裂解30s。在實施例1得到的多孔複合材料的輔助下，所有物料經過家用微波爐(700w) 短短30s微波處理後都裂解氣化，僅剩黑色物質，該過程中有劇烈的電弧放電現象。該多孔複合材料在微波中產生電弧，從而迅速產生高溫並將熱量傳遞給物料使物料快速裂解。

分別取50g秸稈、蔗渣、樹枝、樹葉、木屑、稻殼、稻草、花生殼、椰子殼、棕櫚籽殼和玉米芯，分別置於30g實施例1得到的多孔複合材料組成的腔體內部，在用氮氣保護後，用微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)以1500W功率處理5min。所有物料僅剩黑色物質。

待裂解物料置於該多孔複合材料組成的腔體內部具體操作如下：先將一部分該多孔複合材料放置於石英反應器的底部和周圍形成上開口的腔體，隨後將物料放置於腔體內部，最後將剩餘的多孔複合材料蓋於物料上部。

採用實施例2-14得到的樣品進行與上述過程相同的實驗，得到類似的實驗現象和結果。

對比例5

將0.5g稻殼置於1g碳化矽粉末(98.5%，國藥集團化學試劑北京有限公司)上，在用氮氣保護後，在家用微波爐(700w)中採用高火微波處理30s。微波處理過程沒有任何火花，微波處理之後稻殼並沒有發生變化，只有石英坩堝底部有些溫熱。

實施例23 除以下參數外，其他參數和步驟同實施例22：

取實施例1得到的1g的樣品用家用微波爐(700W)高火30s分別裂解0.5g的秸稈和稻殼，然後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的除CO和CO₂之外的主要成分列於表4-1中。

取實施例6得到的30g樣品用微波熱裂解反應器以1500W功率15min分別裂解50g秸稈和稻殼，然後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的除CO和CO₂之外的主要成分列於表4-2中。

微波裂解廢舊橡膠：實施例24

取0.5g汽車輪胎(韓泰)碎片、丁苯橡膠(北京橡膠製品廠)和乙丙橡膠(北京橡膠製品廠)樣品分別置於1g實施例1得到的多孔複合材料上，在用氮氣保護後，在家用微波爐(700w)中採用高火微波裂解30s。在實施例1得到的多孔複合材料的輔助下，所有物料經過家用微波爐(700w)短短30s微波處理後都裂解氣化，對於汽車輪胎碎片僅剩一捏就碎的黑色物質，對於丁苯橡膠和乙丙橡膠樣品沒有留下殘留物，該過程中有劇烈的電弧放電現象。該多孔複合材料在微波中產生電弧，從而迅速產生高溫並將熱量傳遞給物料使物料快速裂解。

取50g汽車輪胎(韓泰)碎片、丁苯橡膠(北京橡膠製品廠)和乙丙橡膠(北京橡膠製品廠)樣品分別置於30g實施例1得到的微波中產生電弧的多孔複合材料組成的腔體內部，在用氮氣保護後，用微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)以1500W功率處理5min。所有物料經過家用微波爐(700w)短短30s微波處理後都裂解氣化，對於汽車輪胎碎片僅剩一捏就碎的黑色物質，丁苯橡膠和乙丙橡膠樣品沒有留下殘留物。

待裂解物料置於該多孔複合材料組成的腔體內部的具體操作如下：先將一部分該多孔複合材料放置於石英反應器的底部和周圍形成上開口的腔體，隨後將物料放置於腔體內部，最後將剩餘的多孔複合材料蓋於物料上部。

對比例6

將0.5g丁苯橡膠樣品置於1g碳化矽粉末(98.5%，國藥集團化學試劑北京有限公司)上，在用氮氣保護後，在家用微波爐(700w)中採用高火微波處理30s。微波處理過程沒有任何火花，微波處理之後丁苯橡膠樣品並沒有發生變化，只有石英坩堝底部有些溫熱。

實施例25

取0.5g汽車輪胎(韓泰)碎片、丁苯橡膠(北京橡膠製品廠)和乙丙橡膠(北京橡膠製品廠)樣品分別置於1g實施例1得到的多孔複合材料上，在用氮氣保護後，在家用微波爐(700w)中採用高火微波裂解30s，然後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的除CO和CO₂之外主要成分列於表5-1、表5-2和表5-3中。

同以上步驟，取實施例6得到的30g樣品用微波熱裂解反應器以1500W功率15分鐘分別裂解50g汽車輪胎(韓泰)碎片、丁苯橡膠(北京橡膠製品廠)和乙丙橡膠(北京橡膠製品廠)樣品，然後將得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的除CO和CO₂之外的主要成分列於表5-4、表5-5和表5-6中。

微波裂解碳纖維複合材料：實施例26

取2g碳纖維增強環氧樹脂複合材料(常州市華碳纖維複合材料有限公司)置於1g實施例1得到的多孔複合材料上，用氮氣保護後，在家用微波爐(700w)中採用高火微波裂解40s後，取出碳纖維複合材料，稱量發現失重，碳纖維已經可以輕易剝離；微波過程中有劇烈的電弧放電現象。該多孔複合材料在微波中產生電弧，從而迅速產生高溫並將熱量傳遞給物料使物料快速裂解。

取50g碳纖維增強環氧樹脂複合材料(常州市華碳纖維複合材料有限公司)置於30g實施例1得到的微波中產生電弧的多孔複合材料組成的腔體內部，用氮氣保護後，用微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)以1500W功率處理5min。取出碳纖維複合材料，稱量發現失重，碳纖維已經可以輕易從織物中剝離。

待裂解物料置於微波中產生電弧的多孔複合材料組成的腔體內部具體操作如下：先將一部分微波中產生電弧的多孔複合材料放置於石英反應器的底部和周圍形成上開口的腔體，隨後將物料放置於腔體內部，最後將剩餘的多孔複合材料蓋於物料上部。

對實施例2-14得到的樣品進行與上述過程相同的實驗，得到類似的實驗現象和結果。實施例2-14得到的多孔複合材料都能在微波中產生電弧，從而迅速產生高溫並傳遞給物料使物料快速裂解。

對比例7

取2g碳纖維增強環氧樹脂複合材料(常州市華碳纖維複合材料有限公司)置於1g碳化矽粉末(98.5%，國藥集團化學試劑北京有限公司)上，用氮氣保護後，在家用微波爐(700w)中採用高火微波處理30s。微波處理過程沒有出現任何火花，微波處理之後物料並沒有發生變化，只有石英坩堝底部有些溫熱。

實施例27

取2g碳纖維增強環氧樹脂複合材料(常州市華碳纖維複合材料有限公司)置於1g實施例1得到的微波中產生電弧的多孔複合材料上，用氮氣保護後，在家用微波爐(700w)中採用高火微波裂解40s後，取出碳纖維複合材料，稱量發現失重36%，碳纖維已經可以輕易從織物中剝離。對收集得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的主要成分列於表6。

取30g碳纖維增強聚丙烯複合材料(常州市華碳纖維複合材料有限公司)置於30g實施例6得到的微波中產生電弧的多孔複合材料組成的腔體內部，用氮氣保護後，用微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)以1500W功率處理5min。稱量發現失重38%，碳纖維已經可以輕易從織物中剝離。對收集得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的主要成分列於表6中。

取50g碳纖維增強尼龍複合材料(常州市華碳纖維複合材料有限公司)置於30g實施例7得到的微波中產生電弧的多孔複合材料組成的腔體內部，用氮氣保護後，用微波熱裂解反應器(XOLJ-2000N，南京先歐儀器製造有限公司)以2000W功率處理10min。稱量發現失重39%，碳纖維已經可以輕易從織物中剝離。對收集得到的氣體進行色譜分析，其中檢測到的主要成分列於表6中。

物料置於微波中產生電弧的多孔複合材料組成的腔體內部具體操作如下：先將一部分微波中產生電弧的多孔複合材料放置於石英反應器的底部和周圍形成上開口的腔體，隨後將物料放置於腔體內部，最後將剩餘的多孔複合材料蓋於物料上部。

微波裂解電路板：

在以下實施例中，收集的氣體藉由如下方式進行色譜分析：將裂解後收集的氣體產物根據ASTM D1945-14方法，使用煉廠氣分析儀(HP Agilent 7890 A，配置有3個通道，包括1個FID和2個TCD(熱導率檢測器))進行分析。在FID通道上分析烴。應用一個採用氮氣載氣的TCD來測定氫氣含量，這是因為在氫氣和氦氣載氣的傳導率方面存在小的差異。另一個採用氦氣作為載氣的TCD用於檢測CO、CO₂、N₂和O₂。為了進行定量分析，藉由使用RGA(煉廠氣分析)校準氣體標準來測定回應因數。

實施例28

取10g廢電路板(廢電路板已預破碎成小塊，面積約為1cm²大小的不規則小塊，該電路板拆自廢舊電腦主機板，品牌技嘉)，置於50g實施例1得到的多孔複合材料組成的腔體內部，隨後將其整體置於微波裂解反應器(青島邁可威儀器製造有限公司，型號MKX-R1C1B)中，氮氣保護後，用微波熱裂解反應器以900W功率處理5min。該多孔複合材料在微波中產生電弧，從而迅速產生高溫並傳遞給物料使物料快速裂解。將收集所得到的氣體組分進行氣相色譜分析。裂解氣體產物主要成分列於表7-1。反應結束後固體殘渣質量為裂解前的30%，包括結構疏鬆易分離的金屬組分與以玻璃纖維混合物等為主的非金屬組分，藉由簡單破碎後就可以分離回收其中的金屬與非金屬部分(主要為玻璃纖維)。

待裂解電路板置於該多孔複合材料組成的腔體內部的具體操作如下：先將一部分在該多孔複合材料放於石英反應器內部，將多孔複合材料依次擺放形成一個中空的開口向上的腔體，隨後將廢電路板放置於腔體內部，最後將剩餘的多孔複合材料蓋於物料上部。

對實施例2-14得到的樣品進行與上述過程相同的實驗，得到類似的實驗現象和結果。反應結束後固體殘渣質量約為裂解前的28%~35%。實施例2-14得到的多孔複合材料都能在微波場中產生電弧，從而迅速產生高溫並傳遞給物料使其快速裂解。

對比例8

將10g廢電路板與50g碳化矽粉末(98.5%，國藥集團化學試劑北京有限公司)均勻混合後置於石英反應罐內，隨後將其整體置於微波反應器(MKX-R1C1B，青島邁可威儀器製造有限公司)中，氮氣保護後，用微波熱裂解反應器以900W功率處理5min。微波過程沒有任何火花，微波處理之後廢電路板並沒有發生變化，只有石英反應罐底部有些溫熱。

實施例29 除以下參數外，其他參數和步驟同實施例28：

取10g廢電路板，與30g實施例6得到的微波中產生電弧的多孔複合材料均勻混合後置於石英反應罐內，隨後將其整體置於微波裂解反應器中，氮氣保護後，用微波熱裂解反應器以1200W功率處理10min。該多孔複合材料在微波中產生電弧，從而迅速產生高溫並傳遞給物料使物料快速裂解。將收集所得到的氣體組分進行氣相色譜分析。熱解氣體產物主要成分列於表7-2。反應結束後固體殘渣質量為熱解前的32%，且金屬與基板之間結構鬆散，藉由簡單破碎後就可以分離回收其中的金屬與非金屬部分。

實施例30 除以下參數外，其他參數和步驟同實施例28：

取10g廢電路板，與15g實施例2得到的微波中產生電弧的多孔複合材料均勻混合後置於石英反應罐內，隨後將其整體置於微波裂解反應器中，氮氣保護後，用微波熱裂解反應器以900W功率處理20min。該多孔複合材料在微波中產生電弧，從而迅速產生高溫並傳遞給物料使物料快速裂解。將收集所得到的氣體組分進行氣相色譜分析。熱解氣體產物主要成分列於表7-3。反應結束後固體殘渣質量為熱解前的30%，且金屬與基板之間結構鬆散，藉由簡單破碎後就可以分離回收其中的金屬與非金屬部分。

實施例31 除以下參數外，其他參數和步驟同實施例28：

取2g廢電路板，與60g實施例11得到的微波中產生電弧的多孔複合材料均勻混合後置於石英反應罐內，隨後將其整體置於微波裂解反應器中，氮氣保護後，用微波熱裂解反應器以900W功率處理5min。該多孔複合材料在微波中產生電弧，從而迅速產生高溫並傳遞給物料使物料快速裂解。將收集所得到的氣體組分進行氣相色譜分析。熱解氣體產物主要成分列於表7-4。反應結束後固體殘渣質量為熱解前的30%，且金屬與基板之間結構鬆散，藉由簡單破碎後就可以分離回收其中的金屬與非金屬部分。

實施例32 除以下參數外，其他參數和步驟同實施例28：

取20g廢電路板，與5g實施例8得到的微波中產生電弧的多孔複合材料均勻混合後置於石英反應罐內，隨後將其整體置於微波裂解反應器中，氮氣保護後，用微波熱裂解反應器以1000W功率處理30min。該多孔複合材料在微波中產生電弧，從而迅速產生高溫並傳遞給物料使物料快速裂解。將收集所得到的氣體組分進行氣相色譜分析。熱解氣體產物主要成分列於表7-5。反應結束後固體殘渣質量為熱解前的31%，且金屬與基板之間結構鬆散，藉由簡單破碎後就可以分離回收其中的金屬與非金屬部分。

從表中資料還可以看出，裂解產物中含有較高比例的氫氣，因此可以收集其中的氫氣用作燃料。

Claims

一種能在一微波場中產生電弧的多孔複合材料，包含一無機多孔骨架和負載於該無機多孔骨架上的一碳材料，其中該無機多孔骨架的平均孔徑為0.5-1000μm。
如申請專利範圍第1項的多孔複合材料，其中，該無機多孔骨架的平均孔徑為0.5-500μm；和/或該無機多孔骨架的孔隙率為10%-99.9%。
如申請專利範圍第2項的多孔複合材料，其中，該無機多孔骨架的平均孔徑為0.5-250μm。
如申請專利範圍第2項的多孔複合材料，其中，該無機多孔骨架的孔隙率為30%-99%。
如申請專利範圍第1項至第4項中任一項的多孔複合材料，其中，該碳材料的比例為基於該多孔複合材料總質量計的0.001%-99%。
如申請專利範圍第5項的多孔複合材料，其中，該碳材料的比例為基於該多孔複合材料總質量計的0.01%-90%。
如申請專利範圍第5項的多孔複合材料，其中，該碳材料的比例為基於該多孔複合材料總質量計的0.1%-80%。
如申請專利範圍第1項至第4項中任一項的多孔複合材料，其中，該多孔複合材料在微波場中產生的電弧使得多孔複合材料達到1000℃以上的溫度。
如申請專利範圍第1項至第4項中任一項的多孔複合材料，其中，該碳材料選自石墨烯、碳奈米管、石墨、碳黑、碳纖維、碳量子點、碳奈米線、由一可碳化有機物或包含一可碳化有機物的混合物的碳化得到的產物以及它們的組合。
如申請專利範圍第9項的多孔複合材料，其中，該可碳化有機物選自一合成有機高分子化合物和一天然有機高分子化合物。
如申請專利範圍第10項的多孔複合材料，其中，該合成有機高分子化合物選自一橡膠和一塑膠，該塑膠包括熱固性塑膠和熱塑性塑膠；以及該天然有機高分子化合物為澱粉、黏膠纖維、木質素和纖維素中的至少一種。
如申請專利範圍第11項的多孔複合材料，其中，該合成有機高分子化合物選自環氧樹脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂、聚苯乙烯、苯乙烯-二乙烯苯共聚物、聚丙烯腈、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、丁苯橡膠、聚氨酯橡膠及其組合。
如申請專利範圍第9項的多孔複合材料，其中，該包含可碳化有機物的混合物為可碳化有機物與其他不含金屬的有機物和/或不含金屬的無機物的混合物。
如申請專利範圍第13項的多孔複合材料，其中，該包含可碳化有機物的混合物選自煤、天然瀝青、石油瀝青或煤焦瀝青及其組合。
如申請專利範圍第1項至第4項中任一項的多孔複合材料，其中，該無機多孔骨架是具有多孔結構的一無機材料，該無機材料選自碳、矽酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鍺酸鹽、鈦酸鹽、氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、矽化物和鹵化物及其組合。
如申請專利範圍第15項的多孔複合材料，其中，該氧化物選自氧化鋁、氧化矽、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈰和氧化鈦及其組合；該氮化物選自氮化矽、氮化硼、氮化鋯、氮化鉿和氮化鉭及其組合；該碳化物選自碳化矽、碳化鋯、碳化鉿和碳化鉭及其組合；以及該硼化物選自硼化鋯、硼化鉿和硼化鉭及其組合。
如申請專利範圍第15項的多孔複合材料，其中，該無機多孔骨架為選自以下中的至少一種：聚合物海綿碳化後得到的碳骨架、無機纖維構成的多孔骨架、無機海綿骨架、無機顆粒堆積構成的骨架、陶瓷前驅體海綿焙燒後得到的陶瓷海綿骨架、陶瓷前驅體纖維焙燒後得到的陶瓷纖維骨架。
如申請專利範圍第15項的多孔複合材料，其中，該無機多孔骨架為選自以下中的至少一種：三聚氰胺海綿碳化後的骨架、酚醛樹脂海綿碳化後的骨架、矽酸鋁纖維的多孔骨架、莫來石纖維的多孔骨架、氧化鋁纖維的多孔骨架、氧化鋯纖維的多孔骨架、氧化鎂纖維的多孔骨架、氮化硼纖維的多孔骨架、碳化硼纖維的多孔骨架、碳化矽纖維的多孔骨架、鈦酸鉀纖維的多孔骨架、陶瓷前驅體纖維焙燒後得到的陶瓷纖維骨架。
一種製備如申請專利範圍第1項至第18項中任一項的多孔複合材料的方法，其中，該方法包括以下步驟：(1)將該無機多孔骨架或無機多孔骨架前驅體浸入該碳材料和/或碳材料前驅體的一溶液或分散體中，使無機多孔骨架或無機多孔骨架前驅體的孔隙充滿該溶液或分散體；(2)將步驟(1)中得到的多孔材料加熱乾燥，使得碳材料或碳材料前驅體析出或固化並負載於無機多孔骨架或無機多孔骨架前驅體上；(3)如果採用碳材料前驅體或者無機多孔骨架前驅體中的至少一種作為原料，則進一步進行以下步驟：惰性氣體氣氛下加熱步驟(2)得到的多孔材料，使得無機多孔骨架前驅體轉化為無機多孔骨架，和/或碳材料前驅體還原或碳化。
如申請專利範圍第19項的方法，其中，步驟(1)中碳材料或其前驅體的溶液或分散體包含選自以下的溶劑：苯、甲苯、二甲苯、三氯苯、三氯甲烷、環己烷、己酸乙酯、乙酸丁酯、二硫化碳、甲酮、丙酮、環己酮、四氫呋喃、二甲基甲醯胺、水和醇及其組合；和/或步驟(1)的溶液或分散體的濃度為0.001-1g/mL；和/或步驟(1)中碳材料和/或碳材料前驅體占無機多孔骨架材料或無機多孔骨架材料前驅體與碳材料和/或碳材料前軀體的總質量的0.001%-99.999%。
如申請專利範圍第20項的方法，其中，步驟(1)中碳材料或其前驅體的溶液或分散體中的溶劑為水和/或乙醇。
如申請專利範圍第20項的方法，其中，步驟(1)中碳材料和/或碳材料前驅體占無機多孔骨架材料或無機多孔骨架材料前驅體與碳材料和/或碳材料前軀體的總質量的0.1%-99.9%。
如申請專利範圍第19項的方法，其中，步驟(2)中的加熱乾燥在50-250℃的溫度下進行。
如申請專利範圍第23項的方法，其中，步驟(2)中的乾燥藉由微波加熱進行。
如申請專利範圍第19項的方法，其中，所述的無機多孔骨架前驅體選自陶瓷前驅體、可碳化有機物的多孔材料或包含可碳化有機物的混合物的多孔材料及其組合；和/或該碳材料前驅體是氧化石墨烯、改性碳奈米管、改性碳奈米纖維、改性石墨、改性碳黑、改性碳纖維和可碳化有機物或包含可碳化有機物的混合物及其組合；和/或步驟(3)的加熱在400-1800℃的溫度下進行。
如申請專利範圍第25項的方法，其中，步驟(3)的加熱是微波加熱。
一種如申請專利範圍第1項至第18項中任一項的多孔複合材料或如申請專利範圍第19項第26項中任一項的方法製備的多孔複合材料用於微波高溫加熱、包含有機化合物的物質的裂解和回收利用或高溫催化領域中的用途。
如申請專利範圍第27項的用途，其中，該多孔複合材料用於生物質裂解、植物油處理、廢舊高分子材料裂解、石油化工裂解、碳纖維複合材料回收、垃圾處理、VOC廢氣治理或COD汙水治理。
一種裂解和/或回收利用包含有機化合物的物質的方法，其中將包含有機化合物的物質與如申請專利範圍第1項至第18項中任一項的多孔複合材料或如申請專利範圍第19項至第26項中任一項的方法製備的多孔複合材料接觸，在惰性氣氛下或抽真空，對上述包含有機化合物的物質與多孔複合材料施加微波場，多孔複合材料在微波場中產生電弧，從而迅速達到高溫而使該物質中包含的有機化合物裂解。
如申請專利範圍第29項的方法，其中該包含有機化合物的物質為有機物、包含有機物的混合物和包含有機物的複合材料。
如申請專利範圍第30項的方法，其中該包含有機化合物的物質選自一廢舊塑膠、一廢舊橡膠、一生物質、一植物油、一碳纖維複合材料和一電路板。
如申請專利範圍第31項的方法，其中該廢舊塑膠為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯和聚醯胺中的至少一種。
如申請專利範圍第31項的方法，其中該廢舊橡膠為天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠、異戊橡膠和乙丙橡膠中的至少一種。
如申請專利範圍第31項的方法，其中該生物質為秸稈、蔗渣、樹枝、樹葉、木屑、稻殼、稻桿、稻草、花生殼、椰子殼、棕櫚籽殼、核桃殼、夏威夷果殼、開心果殼、麥稈、玉米桿和玉米芯中的至少一種。
如申請專利範圍第31項的方法，其中該植物油為棕櫚油、菜籽油、葵花籽油和大豆油中的至少一種。
如申請專利範圍第31項的方法，其中該碳纖維複合材料包含選自以下的聚合物基體：聚乙烯、聚丙烯、尼龍、酚醛樹脂和環氧樹脂。
如申請專利範圍第29項的方法，其中該包含有機化合物的物質與該多孔複合材料的重量比為1：99-99：1；和/或，該微波場的微波功率為1W-100KW；和/或，微波照射的時間為0.1-200min。
如申請專利範圍第37項的方法，其中，該包含有機化合物的物質與該多孔複合材料的重量比為1：30-30：1。
如申請專利範圍第37項的方法，其中，該微波場的微波功率為700W-20KW。
如申請專利範圍第29項的方法，其中該包含有機化合物的物質是碳纖維複合材料，並且在碳纖維複合材料中的聚合物基體裂解後，將留下的碳纖維回收再利用。
如申請專利範圍第29項的方法，其中該包含有機化合物的物質是電路板，並且處理該電路板裂解得到的固體殘渣，將其中的金屬與非金屬組分分離，分別回收再利用；和/或收集該電路板裂解得到的氣體產物。
如申請專利範圍第41項的方法，其中收集裂解產物中的氫氣。