一种高度柔性的导电聚合物衍生的碳网络的制备方法技术

本发明专利技术的目的是研制一种设备要求低、工艺简单、可大面积生产的导电聚合物衍生的碳网络的制备方法。对比于气相沉积、水热法、热化学等方法具有工艺过程简单，可规模化生产，重现性好，无污染，产品纯度高，成本较低等特点。本方法在形貌引导剂的参与下，在低温下，通过吡咯或苯胺单体的氧化聚合，获得三维结构的导电聚合物网络。然后将聚合物在高温和特殊气氛中热解，获得高度柔性的碳网络。通过形貌和结构分析，可知它是由高度柔顺的、末端开口的管样的纤维相互缠绕而形成的网络状的碳材料。这种特殊的结构不仅自身有超大的比表面积，而且也能为附着在它表面的材料提供大的比表面积，良好的导电通道和离子/电子传输途径。更重要的是，这种网络结构的碳材料本身或作为其他材料的载体，能够被应用到锂离子电池和超级电容器中，有效地促进材料的功率特性和循环寿命。另外，也可被作为催化剂的载体，应用于催化剂制备领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种利用导电聚合物网络作为碳源来制备高度柔性的三维碳材料的方法，属于碳材料制备的新技术。
技术介绍
在众多的碳纳米材料中，碳纤维、碳纳米管等新型碳材料因其独特的结构、良好的机械强度、高的导电性、化学及电化学的稳定性等优异的物理和化学特性，被广泛地用作场致发射材料、纳米电子器件、纳米机械、储氢材料、锂离子电池电极材料、超级电容器电极材料、催化剂材料、特殊吸附材料、吸波材料等。尤其是在储能材料中，碳纤维、碳纳米管的引入不仅能够提供导电的通道，而且能够大大缓解材料在连续的充放电过程中由于应カ所导致的结构坍塌，从而明显地促进材料的功率特性和使用寿命。目前，所选用的碳材料主要为活性炭、碳纳米管、葡萄糖碳化物、酚醛树脂热解碳、聚こ烯/聚氯こ烯等树脂衍生的热解碳等。常用的制备方法有气相沉积、水热法、热化学法等。这些方法具有设备复杂、产量低、 技术路线复杂等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是研制一种エ艺条件简单的，可规模化生产的三维碳材料的制备方法。对比于气相沉积、水热法、热化学法等具有设备投资小、エ艺简单，可规模化生产，重现性好,产品纯度高,成本低廉等特点。本专利技术的技术方案一定量的单体和氧化剂在形貌引导剂的參与下，在低温氧化聚合，获得三维结构的导电聚合物网络。然后将聚合物在高温和特殊气氛中热解，获得高度柔性的三维碳网络。具体实施例方式将一定量的吡咯或苯胺单体和形貌引导剂十六烷基三甲基溴化铵或十四烷基三甲基溴化铵分散于去离子水中，然后，滴加含有氧化剂的溶液。之后，将溶液在低温(-IO-IO0C )下反应若干小吋。最終将产物过滤，干燥，并置于惰性(氮气、氩气或氩气/氢气混合气体)气氛中,通过在600-900°C热处理几个小时，得到高度柔性的导电聚合物衍生的三维碳网络。采用本方法获得的碳材料通过形貌和结构分析，可知它是由高度柔顺的、末端开ロ的管样的纤维相互缠绕而形成的网络状的氮掺杂的碳材料。这种特殊的结构不仅自身有超大的比表面积，而且也能为附着在它表面的材料提供大的比表面积，良好的导电通道和离子/电子传输途径。更重要的是，这种网络结构的碳材料本身或作为其他材料的载体，能够被应用到锂离子电池和超级电容器中，有效地促进材料的功率特性和循环寿命。另外，也可被作为催化剂的载体，应用于催化剂制备领域。本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术是一种高度柔性的导电聚合物衍生的碳网络的制备方法按权利要求书1所述的碳材料的制备方法，其特征在于：操作步骤为，准确称取一定量的吡咯或苯胺单体和形貌引导剂置于烧杯瓶中，加入一定量的去离子水，待其搅拌均匀后，加入一定量的含有氧化剂的溶液，然后在低温下继续反应约20小时，反应产物过滤、干燥，并置于惰性气氛中，通过600？900℃的热处理，得到高度柔性的网络结构的碳材料。

【技术特征摘要】
1.本发明是ー种高度柔性的导电聚合物衍生的碳网络的制备方法按权利要求书I所述的碳材料的制备方法，其特征在干操作步骤为，准确称取一定量的吡咯或苯胺单体和形貌引导剂置于烧杯瓶中，加入一定量的去离子水，待其搅拌均匀后，加入一定量的含有氧化剂的溶液，然后在低温下继续反应约20小时，反应产物过滤、干燥，并置于惰性气氛中，通过600-9000C的热处理，得到高度柔性的网络结构的碳材料。2.按权利要求书I所述的碳材料的制备方法，其特征在于碳材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：米红宇，樊剑章，骆建敏，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：