[發明專利]粒狀化碳介孔結構體的制備方法

有效

• 申請號: 201110421689.1
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN103043644A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 崔喜喆;金要韓;樸志海;裵址烈;樸浩植
• 申請（專利權）人: 光州科學技術院
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 蔣雅潔;孟桂超

技術領域

本發明涉及一種具有中間大小的氣孔的碳結構體的制備方法，更詳細地涉及一種粒狀化碳介孔結構體的制備方法以及表面改性的粒狀化碳介孔結構體的制備方法(Method?for?preparing?granulated?carbon?structure?with?meso-porous)。

背景技術

活性炭(activated?carbon)是具有微孔的以往的碳的統稱，由木料、土炭、木炭、煤炭、褐炭、椰子樹果殼、石油焦等原料物質經過物理活化過程或化學活化過程制備而成。活性炭具有超群的吸附特性，因而廣泛應用于在液相或氣相下去除雜質以及污染物質的用途。這種活性炭分為粉末狀和粒狀，粉末狀的活性炭具有在進行吸附操作的過程中產生粉塵或致使用于去除雜質的溶液被炭粉污染致黑的問題。為了解決這種問題開發出了粒狀化的活性炭并利用至今，但粒狀的活性炭也存在諸多問題，如因狹窄的氣孔大小而無法吸附具有各種分子量，尤其是具有高分子量的雜質以及污染物質的問題，因孔隙體積小而導致能夠吸附的污染物質的量受限的問題，再生時因所吸附的污染物質難以從狹窄的氣孔排出而導致再利用受限的問題等。為了彌補這種粒狀活性炭的問題，碳介孔結構體正在受到矚目。

介孔(meso?porous)是指孔徑大小在2至50nm的氣孔，與以往的粉末狀或粒狀活性炭相比，這樣的介孔的碳材料具有優異的效果。首先，與活性炭相比，具有介孔的碳材料由于具有比較大的氣孔大小，因而能夠吸附具有各種分子量的物質，并且由于具有比較大的孔隙體積，因而能夠縮短到達吸附平衡的時間，由此能夠實現吸附劑的小型化并實現經濟性。并且，與以往的活性炭相比，吸附在介孔的物質容易吸附/脫離而能夠再生以及再利用，因而能夠延長吸附劑壽命并提高經濟性。

盡管碳介孔材料具有如上所述的優點，但因昂貴的合成費用和大量合成的難度，至今仍沒能商用化。進而，以往制備的碳介孔材料只能合成為粉末狀，在用于在液相內去除雜質的方面具有局限性，在用于在氣相內去除雜質的情況下，也存在產生粉塵等，現場應用時遇到的諸多難題。

為了實現如上所述的碳介孔材料的商用化，切實需要開發出既能同時適用于氣相以及液相，又能簡化合成工序并降低單價的碳介孔材料的制備方法，但目前為止仍未提出能夠解決如上所述的問題的有效方案。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種既能同時適用于氣相以及液相，又能簡化合成工序并降低合成單價的粒狀化碳介孔結構體。

為了實現上述目的，本發明的一方面提供一種粒狀化碳介孔結構體的制備方法，其包括如下步驟：將二氧化硅前體、碳前體以及氣孔形成劑混合在一起，來制備粉末狀的二氧化硅-碳前體-氣孔形成劑的復合體的步驟；將上述復合體和有機結合劑混合在一起，來制備成型前體的步驟；擠壓或注塑上述成型前體，來制備粒狀化成型體的步驟；煅燒上述成型體的步驟；以及蝕刻包含在所煅燒的上述成型體內的二氧化硅的步驟。

并且，為了實現上述目的，本發明的再一方面提供一種粒狀化碳介孔結構體的制備方法，其包括如下步驟：使包含二氧化硅前體、碳前體以及氣孔形成劑的混合物進行反應，來制備粉末狀的二氧化硅-碳前體-氣孔形成劑的復合體的步驟；將上述復合體和有機結合劑混合在一起，來制備成型前體的步驟；擠壓或注塑上述成型前體，來制備粒狀化成型體的步驟；第一次煅燒上述成型體的步驟；蝕刻包含在所煅燒的上述成型體內的二氧化硅的步驟；以及對蝕刻了二氧化硅的上述成型體進行第二次煅燒的步驟。

同時，為了實現上述目的，本發明的另一方面提供一種通過上述制備方法制備而成的粒狀化碳介孔結構體。

根據本發明的粒狀化碳介孔結構體的制備方法，只用一次煅燒工序，就能制備出具有與現有的粉末碳介孔結構體同等程度的孔隙率的結構體，因而具有既能簡化合成工序，又能降低合成單價的效果。并且，通過本發明的上述制備方法制備而成的結構體以粒狀的形態存在，因而具有不僅不會在以氣相利用時發生粉塵，而且能夠適用于液相的優點。

但是，本發明的效果不局限于在上面提及的效果，本領域技術人員應該能通過以下說明明確了解未提及的其它效果。

附圖說明

圖1是表示本發明一實施例的粒狀化碳介孔結構體的制備方法的流程圖；

圖2是用于說明本發明一實施例的粒狀化碳介孔結構體的制備原理的簡圖；圖2的(a)是粉末狀的二氧化硅-碳前體-氣孔形成劑的復合體結構的一例，圖2的(b)是粒狀化的成型體結構的一例，圖2的(c)是所煅燒的成型體結構的一例，圖2的(d)是去除模板而制備的粒狀化碳介孔結構體結構的一例；