[發明專利]利用錳化合物制備的中孔炭及制備方法

有效

• 申請號: 201710484481.1
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN109110742B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 江霞;蔣文舉;周琦穎
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C01G45/00;C01G45/02;B82Y40/00;B82Y30/00;B01J21/18;B01J35/10;B01J32/00
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 梁鑫;張小麗

本發明公開了一種利用錳化合物制備的中孔炭及其制備方法。該方法是利用錳的化合物在炭前驅體熱解炭化過程中分解形成的氧化錳晶體納米顆粒具有中孔尺寸特性，以及錳的化合物對炭前驅體具有催化成炭的特點，以錳的化合物為模版劑前驅體制備中孔炭，具體如下：1、將熱塑性炭前驅體同錳的化合物通過固相粉末或液相溶液均勻混合；2、在惰性氣氛中將混合物高溫炭化，得到包裹MnO納米顆粒的炭化物；3、將炭化物與稀酸溶液均勻混合，去除MnO，得到中孔炭。本發明制備的中孔炭比表面積高、中孔率高、中孔容大，且孔隙結構、孔徑分布易于調控，且可大幅降低炭前驅體的炭化溫度，能夠廣泛應用于吸附、催化、分離等領域。

技術領域

本發明屬于一種中孔炭及其制備方法，具體為利用錳化合物制備的中孔炭及其制備方法，所得中孔炭可應用于吸附、催化、分離和電化學等方面。

背景技術

多孔炭是一種廣泛使用的吸附劑，具有比表面積高、孔體積大、表面化學官能團豐富等優點，擁有較高的吸附性能，在環境保護領域蓬勃發展，可有效地處理水體、大氣中多種污染物。國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)對多孔材料內部孔隙按照其孔徑大小進行了劃分，其包括微孔(＜2nm)、中孔(2～50nm)和大孔(＞50nm)。

傳統多孔炭多為微孔活性炭，相對于微孔活性炭，中孔炭具有如下優點：由于孔尺寸較微孔大，即可吸附尺寸較大的有機污染物，也可以作為通道促進小分子物質的吸附；對于CO₂等具有較高電四極矩的氣體分子，其氣體分子不僅在微孔內發生微孔填充，而且還會在較大的孔道內發生毛細凝聚，而CH₄等無電四極矩的分子則不會在大孔道內發生凝聚，根據這一特性，可以利用中孔炭實現不同性質氣體分子的分離；中孔能促進離子在孔道內部的擴散，中孔炭在電容器中表現出更高的能量密度，可以在新能源領域被用作雙層電容器中的電極材料。

并且，如下表1所述的大分子污染物大致分子直徑：

表1

吸附質	分子直徑(nm)	吸附質	分子直徑(nm)
結晶紫	1.31	維生素B2	1.23
酸性紅88	1.23	維生素B12	1.84
赤蘚紅	1.90	鞣酸	1.60
亞甲基藍	1.09	阿爾法環狀糊精	1.14
二甲酚橙	1.44	伽馬環狀糊精	1.31
酸性藍90	2.09	直接黃11	3.47
堿性藍90	1.41