[發(fā)明專利]一種多孔碳材料的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710891230.5
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN109553079A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔建磊;李振鐸;徐艷紅;李漢辰;陳冬;楊力
• 申請（專利權(quán)）人: 北京君研碳極科技有限公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05
• 代理公司: 北京高文律師事務(wù)所 11359
• 代理人: 姚李英

本發(fā)明公開了一種多孔碳材料的制備方法，利用煤制油殘?jiān)鳛樘荚?，依次?jīng)氫氟酸、硝酸鉀、堿金屬氫氧化物等處理后，產(chǎn)物在惰性氣體保護(hù)下高溫煅燒活化，得到多孔碳材料。所得到的多孔碳材料質(zhì)地輕，孔徑分布集中，比表面積高達(dá)2997m²/g，并且具有良好的物理和化學(xué)性能。本發(fā)明所使用的多孔碳材料制備方法工藝簡單，原料廉價易得，成本低、能耗低，適于大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多孔碳材料的制備方法，具體涉及一種基于煤制油殘?jiān)鼮樵系亩嗫滋疾牧系闹苽浞椒ā?/p>

背景技術(shù)

多孔碳材料因具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和極大的比表面積，而在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，比如：廢水處理、有害氣體的吸收、溶劑回收、儲能材料、氣體的貯藏和分離等。多孔碳的多種優(yōu)良性能決定了其在各個領(lǐng)域都會有廣泛的應(yīng)用。并且近幾年，隨著對其在原有基礎(chǔ)上的改性，它的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。

多孔碳材料的制備方法多種多樣，常用的制備方法有，(1)活化法:活化法是制備多孔碳材料的傳統(tǒng)方法，包括:(a)化學(xué)活化、物理活化或物理化學(xué)活化聯(lián)用；(b)碳前驅(qū)體的催化活化；(c)可碳化和熱解的高分子聚合物混合碳化；等。(2)模板法:模板法是利用模板來有效控制孔結(jié)構(gòu)，從而制備出結(jié)構(gòu)有序、孔徑均一的材料的方法。包括:(a)軟模板法；(b)硬模板法；等。

近期，制備多孔碳的專利方法層出不窮。專利CN1016744803A、CN102897746A公開了以聚合物高分子為原料，與氫氧化物等活化劑混合進(jìn)行高溫活化的多孔碳材料制備方法。該類方法的生產(chǎn)成本相對較高，造成了一定的資源浪費(fèi)，并且得到的產(chǎn)物性能有待進(jìn)一步提高。而且，隨著現(xiàn)代碳材料應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對多孔碳材料的需求量也越來越大。因此，如何獲得大量的、廉價的并且適于生產(chǎn)高比表面積多孔碳的原材料，是多孔碳制備領(lǐng)域一個需要解決的問題。

煤炭液化是利用豐富的煤炭資源緩解石油緊張狀況的重要途徑，在煤炭的直接液化過程中，除了得到液體產(chǎn)品外，還產(chǎn)生占原煤總量30％左右的液化殘?jiān)涑煞謴?fù)雜，具有較大的污染性和危險性，已納入危險廢物(HW11)處置管理。并且隨著煤制油企業(yè)的快速發(fā)展，煤制油殘?jiān)碑a(chǎn)量大，如果不能對其加以合理的充分回收利用，不僅會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且會造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，最終影響到煤制油企業(yè)的生存和發(fā)展。因此，研究用煤制油殘?jiān)鳛樵现苽涠嗫滋疾牧暇哂协h(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益雙層意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，解決煤制油過程中產(chǎn)生的大量含碳副產(chǎn)物而造成的資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等問題，從而提出的一種利用煤制油殘?jiān)苽涓弑缺砻娣e多孔碳材料的工藝。所制備的多孔碳材料具有高比表面積和優(yōu)良的吸附性能，在滿足對多孔碳材料的需求的同時，有效的避免了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

本發(fā)明的一個方面，提供了一種多孔碳材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

a.將煤制油殘?jiān)?jīng)水洗、干燥、粉碎，制得納米級的煤制油殘?jiān)郏?/p>

b.將上述得到的煤制油殘?jiān)叟c氫氟酸混合，制得的第一混合物常溫浸泡后干燥，得到第一產(chǎn)物；

c.將第一產(chǎn)物與硝酸鉀溶液混合，制得的第二混合物在溫度40～80℃下反應(yīng)1～4h后干燥，得到第二產(chǎn)物；

d.將第二產(chǎn)物與氫氧化物溶液混合，制得的第三混合物在溫度40～80℃下反應(yīng)1～4h后干燥，得到第三產(chǎn)物；

e.在惰性氣體氛圍中，將第三產(chǎn)物進(jìn)行煅燒即制得多孔碳材料。

本發(fā)明還提供了一種多孔碳材料的制備方法，其中在步驟a中煤制油殘?jiān)鄢叽鐬?00～700nm。

本發(fā)明還提供了一種多孔碳材料的制備方法，其中在步驟b中煤制油殘?jiān)叟c氫氟酸按質(zhì)量比為1：(2～4)的比例進(jìn)行混合。