[發明專利]一種中孔活性炭的制備方法

在審

• 申請號: 201510248567.5
• 申請日: 2015-05-17
• 公開（公告）號: CN104860313A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: 趙永青;倪鯤鵬;陶鵬宇
• 申請（專利權）人: 蘭州大學;蘭州天爍新能源有限公司
• 主分類號: C01B31/12
• 分類號: C01B31/12;H01G11/34
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 張晉

技術領域

本發明涉及中孔活性炭的制備方法，以及用這種方法制備得到的產物的用途。

背景技術

活性炭是一類具有發達的孔隙結構和巨大比表面積的碳材料，被廣泛應用于儲能、過濾、吸附、分離和脫色等過程。目前商業化活性炭的孔結構主要由微孔（孔徑＜2nm）組成，只含有少量的中孔（孔徑2～50nm）和大孔（孔徑＞50nm）。該類活性炭對吸附氣體和液體中的小分子相當有利，然而對于一些聚合物、有機電解質和無機大分子的吸附效果較差，且在催化劑載體和超級電容器電極材料等領域的應用效果也不理想。而具有中等孔徑的活性炭在吸咐聚合物、有機電解質和無機大分子時表現出最佳吸附效果。正是這種使用需求，使市場對活性炭的孔結構提出了更高的要求，即活性炭應具有較高的中孔含量，例如在用于水處理時，活性炭中孔含量要求能達到20%左右，以提高對水中酚類等大分子污染物的吸附能力。因此，傳統活性炭無法滿足更高的需求，開發以中孔為主的新型活性炭越來越受到人們的重視。

中國發明專利申請CN?101407323A公開了一種用煙桿制取成型活性炭的方法，將煙桿粉碎至0.5～0.8mm，在氮氣保護下，以10℃/min的升溫速度加熱炭化，升至300～400℃，保溫30～60min；將炭化后的煙桿與KOH混合均勻，在氮氣保護下，以5℃/min的升溫速度升至400℃，保溫30min，然后以10℃/min的升溫速度升至700～800℃，保溫30～90min；將活化好的樣品用清水洗滌，得到粉狀活性炭；將粉狀活性炭與粘結劑及造孔活化劑混合；在10~15MPa壓力下壓制成型，放入管式電阻爐中，在氮氣保護下，以5℃/min的升溫速度升至800～850℃，保溫時間為30～60min，冷卻后得到成型活性炭成品。

中國發明專利申請CN?103121682A公開了一種用煙梗制備高比表面積活性炭的方法，其以煙梗為原料，將煙梗粉碎成顆粒后和活化劑（ZnC1₂、KOH或K₂CO₃中一種或幾種）按質量比1:8～2:1混合，將所得混合物加入水中并攪拌均勻后浸漬10～14h；浸漬完成后過濾，將濾渣經干燥后置于氮氣保護的電爐中，在450～750℃下，碳化1～2h；碳化完成后，在氮氣環境中冷卻，得到的爐渣經洗滌干燥后，即得活性炭。制得的活性炭比表面積在852～1512m²/g，微孔和中孔共占總孔孔容的76～92%。

中國發明專利申請CN?1669918A公開了一種生產高比表面積活性炭的方法，以煙桿固體廢棄物為原料，經粉碎，干燥后，用10～30%KOH溶液浸漬，KOH溶液與煙桿廢棄物的質量比為1:1～5:1，置入微波輻射裝置中加熱到600～800℃，保溫2～6min出爐；再用鹽酸溶液和熱水洗滌、烘干得到高比表面積活性炭。該活性炭比表面積在2000~?2500m²/g。

中國發明專利申請CN?102311113A公開了一種可用于超級電容器電極的煙桿基多孔炭材料的制備方法，其以煙桿固體廢棄物為炭前驅體，經脫水、粉碎后，用堿金屬離子濃度為2.0～3.8mol/L的碳酸鹽溶液浸漬，再進行炭化-活化處理，經酸洗、熱去離子水洗、干燥和真空熱處理后得到多孔炭材料。制得的多孔炭材料比表面積在1500～2200m²/g之間，中孔率為30%～50%，平均孔徑在2.3～2.5nm。在30%KOH電解液中，電流密度為l?mA/cm²時比電容為230～280F/g。

中國發明專利申請CN?102992321A公開了一種煙草桿制備活性炭的制備方法。將一定質量的煙草桿干燥、粉碎；用煙草桿質量2～4倍的30～50%有機酸溶液浸漬24～48h；以30℃/min的升溫速率加熱至炭化溫度700～900℃，保溫10～20min；炭化結束后，采用80℃的熱水進行漂洗；漂洗后，調物料的pH值至中性；在120℃中烘干2h，粉碎，即得活性炭產品。