[发明专利]一种具有高比表面积纳米炭纤维的制备

摘要

本发明公开了一种具有高比表面积纳米炭纤维的制备方法，采用具有低分子量的甲阶酚醛树脂作为炭前驱体，以具有较高分子量的聚合物作为纺丝助剂，通过向原液中添加含硅有机物的方式，得到纺丝原液。经静电纺丝技术制备出具有纳米尺寸的初纺纤维，再经固化、炭化以及酸洗等过程，制备出具有高比表面积的多孔纳米炭纤维，该方法通过对造孔剂加入量的控制，实现对纳米炭纤维的比表面积的调控，具有工艺简单，可操作性强等优点。

主权项

1.一种具有高比表面积的纳米炭纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)甲阶酚醛树脂的制备：将含羟基酚类及其衍生物与醛溶液和催化剂混合，含羟基酚类及其衍生物和醛的摩尔比为：1∶0.5‑1∶0.8，调节溶液pH到9‑12，升温至70℃，恒温60‑80min；反应结束后将产物冷却至室温，使用HCl溶液将pH调节至中性，在50‑60℃对产物进行减压蒸馏除去产物中的水分；将得到的酚醛树脂配制成20‑40％的乙醇溶液；(2)纺丝原液的配制：将含硅有机物和无水乙醇溶于乙醇，调整浓度为5‑30％，并加入2‑5％2M HCl溶液，搅拌2‑4h；然后加入10‑30％的酚醛树脂乙醇溶液，调整酚醛树脂和含硅有机物的质量比为2∶1‑1∶3，搅拌2‑4h；然后加入高聚物调节纺丝液浓度，搅拌2‑5h，高聚物的浓度为5‑10％；(3)静电纺丝：将纺丝原液在空气中静置2‑10h后进行纺丝，得到初纺纤维；纺丝参数为：纺丝电压区间为15‑25KV，纺丝距离为15‑30cm，挤出速率为1‑5mL/h；(4)初纺纤维的固化：将初纺纤维在空气中静置1‑5天，在100‑150℃下固化1‑3h；(5)纤维的炭化：在惰性气体保护下，以1‑3℃/min升温至500℃，恒温30‑60min，再以1‑5℃/min升温至700‑900℃，恒温60‑180min；(6)酸洗处理：将得到的产物置于10‑30％的酸溶液中24‑72h，然后水洗至中性，得到产物。