[发明专利]一种二氧化碳吸附用多孔碳纳米纤维材料及其制备方法

摘要

本发明公开一种二氧化碳（CO2）吸附用多孔碳纳米纤维材料及其制备方法，属于纳米材料和环境治理领域。制备方法包括：热重法筛选碳前驱体和有机造孔剂；配制纺丝液；静电纺丝法得到复合纳米纤维膜；通过低温预氧化、高温碳化处理，得到超高比表面积多孔碳纳米纤维材料。此方法可免除传统碳材料制备的活化步骤，成本低，制备工艺简单，可选择性得调控其孔结构。本发明提供一种高效二氧化碳吸附剂，具有超高比表面积，超高孔隙率；具有大量的微孔及超微孔，极有利于二氧化碳吸附，使其二氧化碳吸附容量大；同时该材料具有脱附条件温和，材料可重复利用等优点，使其在二氧化碳捕集领域具有良好的应用前景和环境治理效益。

主权项

一种二氧化碳吸附用多孔碳纳米纤维材料及其制备方法，其特征在于该制备方法：利用热重分析仪合理得筛选出高分子作为适当的碳前躯体及有机造孔剂，通过混合静电纺丝技术和一步高温碳化处理制备多孔碳纳米纤维膜；该方法造孔性能显著，可免除传统碳材料制备中复杂的活化步骤，成本低，制备工艺简单，并且避免了活化过程的二次污染问题；根据热重分析数据合理得调控预氧化和碳化处理参数，可选择性得调控所制备材料的孔结构，形成大量的微孔和超微孔，有利于二氧化碳的吸附，是一种高效、节能、环境友好的制备方法；具体包括以下步骤：（1）取少量高分子通过热重分析仪在分析气体气氛中分析目标高分子在一定温度下的热稳定性；热稳定性好（热重分析后有质量剩余）的高分子作为碳前躯体，热稳定性差（热重分析后无质量剩余）的高分子作为有机造孔剂；（2）将碳前驱体与有机造孔剂按一定比例混合溶解于有机溶剂中，配制成一定质量分数的混合纺丝液；（3）将步骤（2）中混合纺丝液转移至注射器中，通过静电纺丝技术制备复合静电纺丝纳米纤维膜；（4）将步骤（3）中得到的复合静电纺丝纳米纤维膜置于鼓风烘箱中，在空气气氛中，低温预氧化，得到预氧化多孔纳米纤维；（5）将步骤（4）中得到的预氧化多孔纳米纤维膜置于碳化炉中，高温碳化，得到多孔碳纳米纤维。