[發明專利]一種中孔炭材料的制作方法

有效

• 申請號: 201710114274.7
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN107055503B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 謝英健
• 申請（專利權）人: 江蘇麗鑫實業有限公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C01B32/324
• 代理公司: 連云港潤知專利代理事務所 32255
• 代理人: 劉喜蓮

本發明提供一種中孔炭材料的制作方法，屬于材料生產領域，所述中孔炭材料的主要原料包括活性炭，其制作方法是將將活性炭與由聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮及乙醇混合制成的造孔劑于超聲波震蕩條件下混合浸漬，將其干燥后放入炭化爐中炭化3?6h，再將所得物質放入硝酸溶液中浸漬5?6h后，將其干燥、破碎后，于氮氣氣體保護下于900?950℃下處理30?35min，即得到中孔炭材料；這種中孔炭材料的孔隙率高，有較高的比表面積，具備良好的吸附的作用，制作方法安全。

【技術領域】

本發明涉及材料生產技術領域，尤其是一種中孔炭材料的制作方法。

【技術背景】

碳是世界上含量很廣的元素，它具有多樣的電子軌道特性，導致了其晶體的各向異性和其排列的各向異性，使碳質材料具有各式各樣的性質及形態，傳統的碳材料包括活性炭、木炭、石墨等；活性炭根據其內部孔徑的不同又分為大孔炭、中孔炭和微孔炭，其中大孔炭是指孔徑大于50nm的活性炭，微孔炭是指孔徑小于2nm的活性炭，而我們熟知的用于處理污水中污染物的活性炭主要為中孔炭，因為中孔是孔徑處于2-50nm的孔隙，而溶液中水和離子在進入孔隙中會發生重疊，故微孔過多的活性炭不利于吸附過程進行，大孔過多的活性炭吸附勢能低，不利于吸附的進行，因此，中孔炭材料有利于吸附質向孔內擴散，使吸附作用更為穩定、有效。除此之外，中孔炭材料的用途十分廣泛，可作為有機電解液超級電容器的電極材料，還可作為催化劑或藥物的載體等方面。

目前制作活性炭的方法主要為模板炭化法，該方法一般由模板物質和碳前驅體形成復合物、復合物炭化和脫除模板三個步驟組成。模板法可以從納米尺度上設計并控制目標材料前驅體的結構，并通過炭化過程使這種微觀結構得以保存，從而有效的控制中孔炭材料的孔結構，保證其孔徑集中和孔排列的有序性。但是這種方法在調控孔徑以及孔徑分布上仍存在問題，且制作成本高，難以廣泛應用。

【發明內容】

鑒于以上提出的問題，本發明提供了一種中孔炭材料的制作方法，這種中孔炭材料的孔隙率高，有較高的比表面積，孔徑分布均勻，具備良好的吸附效果，可應用與吸附、電極材料、電容材料等技術領域。

本發明的技術方案如下：

一種中孔炭材料的制作方法，包括以下步驟：

(1)原料：制作中孔炭材料的主要原料包括活性炭，所述活性炭的制備方法是將半焦、椰殼混合，將混合物放入粉碎機中粉碎至粒度小于1mm，得到混合物a；將混合物a放入質量濃度為5-8％的磷酸溶液中浸漬5-8h，用水洗至中性，干燥后于氮氣氣氛下進行炭化，所述炭化溫度為600-850℃，炭化時間為5-6h，制得活性炭；

(2)浸漬：將步驟(1)所述活性炭與造孔劑混合，于超聲波震蕩條件下浸漬2-4h后，于80-105℃下干燥10-12h，取出備用；其中，所述造孔劑為聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮及乙醇；

(3)炭化：將步驟(2)干燥后的物質放入炭化爐中，以7-9℃/min的升溫速率升溫至750-850℃，并于溫度為750-850℃炭化3-6h，取出、冷卻至常溫備用；

(4)二次浸漬：將步驟(3)所得物質放入其總質量4-5倍的溶劑中浸漬5-6h后，過濾，再于105℃條件下干燥8-10h；其中，所述溶劑為質量濃度為6-8％的硝酸溶液；

(5)二次炭化：將步驟(4)所得物質破碎至粒度為0.25-0.3mm，再將破碎后的粉末于氮氣氣體保護下，以3-5℃/min的升溫速率升溫至900-950℃，并于溫度為900-950℃保溫30-35min，取出冷卻后，即得到中孔炭材料。

進一步地，在步驟(1)中，所述半焦與椰殼的質量比為5-6:1。

進一步地，在步驟(2)中，所述造孔劑是由聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮及乙醇按照3-5:4-6:1:10-15的質量比混合制成。