[發明專利]一種利用廢硬質合金制備多孔碳的方法

在審

• 申請號: 201811208985.1
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109368613A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 聶祚仁;張力文;席曉麗;馬立文
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供一種利用廢硬質合金制備多孔碳的方法，所述方法包括：以鈷含量高于10％的廢硬質合金為電解陽極進行熔鹽電解，待所述廢硬質合金中的鎢和鈷完全溶出后，清洗回收電解后的陽極。本發明提供的利用廢硬質合金制備多孔碳的方法，采用熔鹽電解法，以鈷含量高于10％的廢硬質合金為陽極，通過電解使廢硬質合金中的鎢和鈷全部溶出，從而陽極變為具有多孔結構的碳材料，其在高溫下被熔鹽填充，保護了其結構特性，只需在降至室溫后，通過簡單的去離子水浸泡及干燥，即得到完整孔洞結構的多孔碳。該方法成本低且工藝路線簡單，回收有色金屬的同時又將廢硬質合金中的碳以多孔碳形式回收，適宜推廣應用。

技術領域

本發明涉及多孔碳材料制備領域，尤其涉及一種利用廢硬質合金制備多孔碳的方法。

背景技術

多孔碳材料不僅具有碳材料化學穩定性高、導電性好等優點，由于多孔結構的引入，還具有比表面積高、孔道結構豐富等特點，在催化、吸附和電化學儲能等方面都得到了廣泛的應用。

多孔碳材料的常用合成方法主要有活化法和模板法兩種，其中活化法是制備多孔碳材料的傳統方法，包括化學活化、物理活化、物理化學活化聯用、碳前驅體的催化活化、可碳化和熱解的高分子聚合物混合碳化、高分子氣凝膠的碳化、生物質的碳化活化；模板法是利用模板來有效控制孔結構，從而制備出結構有序、孔徑均一的材料的方法。根據使用的模板的不同，模板法可以分為：軟模板法，一種直接合成有序介孔碳的方法，通過碳前驅體(如酚醛樹脂)與軟模板(主要是表面活性劑)相互作用進行自組裝，然后將碳前驅體碳化得到多孔材料；硬模板法，利用一種具有特殊孔結構的材料作為硬模板，在其孔道中引入前驅體，經過碳化和除去硬模板得到具有特殊孔結構的多孔碳材料；雙模板法，利用硬模板(如多孔陽極氧化鋁和PS小球)來控制碳材料的形貌或者大孔的形成，同時利用軟模板來控制有序介孔孔道的形成，從而得到具有等級孔道結構的多孔碳材料。

但是，這些現有方法往往存在成本高、合成工藝復雜或純度偏低的問題，阻礙了多孔碳材料更廣泛的應用。

因此，需要研發一種成本低且工藝路線簡單的制備多孔碳的方法。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種利用廢硬質合金制備多孔碳的方法。

本發明提供一種利用廢硬質合金制備多孔碳的方法，包括：以鈷含量高于10％的廢硬質合金為電解陽極進行熔鹽電解，待所述廢硬質合金中的鎢和鈷完全溶出后，清洗回收電解后的陽極。

所述廢硬質合金優選為鎢鈷類硬質合金，例如YG3、YG6、YG8、YG10、YG16、YG20。

硬質合金是由硬質相WC與粘結相(通常為Co、Ni等金屬)構成的一種復合材料，其中硬質相WC與粘結相沒有發生化學反應。硬質合金中碳原子占比40％～50％，這部分碳在硬質合金的回收過程中往往被忽視。上述技術方案中，采用熔鹽電解法以廢硬質合金為電解陽極制備多孔碳，屬于硬模板法的一種，在回收鎢、鈷金屬粉末的同時，得到了具有完整孔洞結構的多孔碳，相比傳統方法原料價格低廉且工藝路線簡單。

優選地，上述方法包括以下步驟：

(1)將鈷含量高于10％的廢硬質合金按鈷含量進行分類清洗；

(2)將分類清洗后的廢硬質合金作為陽極，惰性電極作為陰極，在熔鹽電解質中進行電解，使廢硬質合金中的鎢和鈷溶出；

(3)待廢硬質合金中的鎢和鈷完全溶出并在陰極析出后，停止電解，取出電解后的陽極，清洗后干燥即得多孔碳。

優選地，步驟(2)中所述熔鹽電解質為NaCl-KCl熔鹽體系，更優選為等摩爾比的NaCl-KCl熔鹽體系。

進一步地，步驟(2)中采用控制電流的方式進行電解，電流密度為60～100mA/cm²。