[發明專利]一種含硫碳材料的制備方法及其制備的含硫碳材料

有效

• 申請號: 201310316881.3
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103395767A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 寧國慶;馬新龍;高金森
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;C01B31/04
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓蕾

1.一種含硫碳材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括使用硫酸鹽、亞硫酸鹽或其煅燒產物作為模板劑通過氣相化學沉積法或液相浸漬法與碳源反應制備得到含硫碳材料，優選所述碳材料為石墨烯或多孔碳。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，制備得到的含硫碳材料含硫量為質量百分比0.1%-30%。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸鹽包括硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸鈷、硫酸鎳、硫酸錳、硫酸鋁、硫酸鋅、硫酸鈦、硫酸鎂、堿式硫酸鎂、硫酸銅、堿式硫酸銅、硫酸鉛、堿式硫酸鉛、硫酸鈣、硫酸鉀、硫酸氨、硫酸氫銨、硫酸二氫銨之中的一種或者兩種以上的混合物；亞硫酸鹽包括亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀、亞硫酸鈣中的一種或者兩種以上的混合物。

4.根據權利要求1-3任意一項所述的方法，其特征在于，所述氣相化學沉積法選用甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丁烷、液化石油氣和一氧化碳之中的一種或者兩種以上的混合物作為碳源氣體；選用氮氣、氬氣、氨氣和氦氣中的一種或者兩種以上的混合物作為載氣；優選載氣與碳源氣體摩爾比為0.1-10:1，更優選為0.5-2:1。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述氣相化學沉積法包括如下步驟：

1）向反應器中通入載氣同時使反應器升溫至反應溫度，將模板劑加至反應器中，然后通入碳源氣體，進行反應；優選載氣與碳源氣體氣速為0.001-1m/s；優選反應時間為5-200分鐘；優選反應溫度為300-1000℃，更優選反應溫度為350-900℃；優選反應壓力為0.1-0.15Mpa；

2）待反應器自然冷卻到室溫，取出反應產物；

3）酸洗純化，再水洗至中性，干燥后得到含硫碳材料；優選所述碳材料為石墨烯。

6.根據權利要求1-3任意一項所述的方法，其特征在于，所述液相浸漬法中的溶劑選自水、乙醇、丙酮、氮甲基吡咯烷酮、苯、甲苯、對二甲苯和間二甲苯之中的一種或者兩種以上的混合物，優選為水或甲苯；作為碳源的溶質選自蔗糖、減壓渣油、瀝青、蠟油、催化裂化產品中高于500℃餾分的油漿和煤焦油之中的一種或者兩種以上的混合物；載氣選自氮氣、氬氣、氦氣、氨氣之中的一種或者兩種以上的混合物。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述液相浸漬法包括如下步驟：

1）將模板劑浸漬在溶劑和溶質配制的溶液中，攪拌均勻得到混合液；優選所述溶劑和溶質配制的溶液中溶質濃度為0.01-10g/mL；

2）將此混合液進行烘干處理，得到烘干的模板劑；

3）將步驟2）獲得的烘干的模板劑放入反應器中，通入載氣同時使反應器升溫進行反應，優選溫度為300-1000℃，更優選為400-900℃；優選反應時間為5-600分鐘；優選反應壓力0.1-0.5Mpa；

4）待反應器自然冷卻到室溫，取出反應產物；

5）酸洗純化，再水洗至中性，干燥后得到含硫碳材料為多孔碳。

8.根據權利要求1-7任意一項所述的方法，其特征在于，所述方法先將硫酸鹽、亞硫酸鹽或其煅燒產物制備晶須，再將硫酸鹽、亞硫酸鹽或其煅燒產物的晶須作為模板劑通過氣相化學沉積法或液相浸漬法制備得到含硫碳材料。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述晶須的長度為5-200μm，晶須的寬度為0.1-1μm，晶須的長徑比在10-550。

10.權利要求1-9任意一項所述方法制備的含硫碳材料；優選其比表面積為100-2200m²/g，含硫量為0.1%-30%；所述碳材料為石墨烯或多孔碳。