[发明专利]一种基于自下而上分子组装的纳米炭片、制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种自下而上基于分子组装的纳米炭片、制备方法及应用。以有机相变储热材料、表面活性剂、酚、醛、有机胺为原料，水为溶剂，经过分子自组装、聚合得到圆形、梭形、菱形、带状的聚合物片；经惰性气保护下炭化，得到纳米炭片；经惰性气保护下活化，可得到富含微孔纳米炭片。该方法制备的纳米炭片和富含微孔纳米炭片在天然气的净化分离以及超级电容器储能器件中表现出良好的性能，具有很大的应用潜力和市场前景。

主权项

一种基于自下而上分子组装的纳米炭片的制备方法，其特征在于，所述的纳米炭片为由有机相变储热材料、表面活性剂、酚、醛和有机胺组装聚合得到圆形、梭形、菱形或带状的胶体聚合物片，经炭化活化得到多微孔纳米炭片，片层单元的横向尺寸为0.1‑100μm，厚度为10‑900nm；所述的有机相变储热材料包括石蜡或硬脂酸，所述的表面活性剂为F127，所述的酚为间苯二酚，所述的醛为甲醛，所述的有机胺为1,6‑己二胺；所述的纳米炭片的制备过程如下：①将熔化后的有机相变储热材料迅速加入到含有表面活性剂的水溶液中，在高于有机相变储热材料熔点温度之上，剧烈搅拌，得到半透明白色乳液，其中，有机相变储热材料与表面活性剂的质量比1:10‑1:1.5；②将得到半透明白色乳液在低于有机相变储热材料熔点温度之下静置，得到白色胶体溶液；③将酚、醛、水和有机胺按照比例依次加入白色胶体溶液中，水浴回流搅拌4‑24h，产物经过滤、洗涤、干燥得到胶体聚合物片；其中，酚、醛、有机胺和表面活性剂的摩尔比为1:1‑3:0.1‑2:0.01‑0.07，酚与水的质量比为1:200‑1:3000；④将胶体聚合物片置于炭化炉中，在惰性气体保护条件下进行炭化，得到纳米炭片；所述的炭化方法为用惰性气体保护下，从室温以1‑3oC/min升至400oC，恒温120 min进行有机相变储热材料的挥发；再以1‑5oC /min的升温速率由400oC升至炭化终温 500‑1200oC，恒温 60‑240 min，炭化得到型态保持的纳米炭片；⑤将纳米炭片与活化剂混合物置于炭化炉中，在惰性气体保护条件下进行活化，得到多微孔纳米炭片；所述的活化剂与纳米炭片的质量比0.1:1‑4:1；所述的活化温度为500‑900oC。