碳泡沫是一种多孔海绵状的轻质固态碳材料,它以碳原子为骨架,碳原子间相互堆积而成。碳泡沫有许多特性,如高温耐受性,热导可调性,电导可调性,以及较大的比表面积和开孔结构等,这使得它在许多领域都有广泛的应用价值,如热管理、微波吸收、超级电容器、航空航天领域、催化剂载体以及各类电极应用等。本论文探讨了碳泡沫的各种制备方法,其中包括发泡法、硬模板法和软模板法制备碳泡沫,并用红外、热重分析、SEM、BET、XRD等手段进行了表征。发泡法制备碳泡沫中,本论文采用酚醛树脂为碳源,通过发泡剂发泡法、超声发泡法,使体系发泡,加入固化剂固化,得到的碳泡沫前驱体程序升温碳化,得到碳泡沫,同时采用市售酚醛泡沫碳化得到碳泡沫,分别制得孔径在50—100,100—200,100—130μm,比表面积在591,516,297m~2/g的开孔结构碳泡沫,并探讨了发泡法合成碳泡沫过程中泡沫孔洞的形成机理,认为碳泡沫的孔洞结构形成于前驱体为流体时发泡剂产生的泡孔。发泡法制得的碳泡沫孔洞光滑,孔径均匀,为微米级开孔碳泡沫的应用研究奠定了基础。硬模板法制备碳泡沫方法中,采用硅溶胶为模板,酚醛树脂为碳源,充分搅拌得到均匀的混合体系,加入固化剂使之固化,程序升温碳化此前驱体系得到碳泡沫,并用红外、SEM、BET、XRD等手段进行表征。研究了溶剂相、固化方式、固化剂用量、乙醇作为有机相、丙酮作为有机相、表面活性剂、以及有机相与水相比例的改变对所得碳泡沫结构的影响,并讨论了各级孔洞的形成原因。制备得到的碳泡沫的比表面积在300—700m~2/g之间,孔洞呈多级孔分布,微孔在4nm或10—15nm范围,大孔在5—20μm范围。碳泡沫中的大孔来源于水在固化过程中因挥发而留下的孔洞,微孔来源于硅溶胶模板被移除所留下的孔洞结构。硬模板法为多级孔材料的制备和应用研究打下了基础。软模板法制备碳泡沫中,包括乳液模板法和表面活性剂模板法制备碳泡沫,用SEM、BET、TEM等手段对所得的碳泡沫材料进行了表征,并对两种不同软模板法所得到的碳泡沫中不同的孔洞的形成原因进行了探讨。在乳液模板法制备中,采用酚醛树脂/液体石蜡/表面活性剂体系制备乳液,加入固化剂使酚醛树脂聚合固化后,浸泡并洗涤,得到碳泡沫的前驱体,将前驱体碳化后得到比表面积约为700m~2/g,孔径分布范围在2—3μm以及0.5—1μm之间的均匀开孔结构碳泡沫。乳液模板法制备的碳泡沫中的大孔结构来源于乳液体系中的油相液滴,在固化后被移除所留下的孔洞结构;而微孔结构来源于体系中的表面活性剂自组装形成微小液滴,在固化洗涤后被移除所留下的孔洞结构。表面活性剂模板法中,采用酚醛树脂/表面活性剂体系,混合均匀后加入固化剂使之固化,浸泡洗涤后,得到碳泡沫的前驱体,将前驱体碳化,最终得到比表面积约为670m~2/g,孔径分布范围在4m左右的碳泡沫材料。表面活性剂模板法制备的碳泡沫中的孔结构来源于表面活性剂的自组装所形成的微小液滴,在固化洗涤后被移除所留下的孔洞结构。