[發明專利]蜂窩狀碳材料的制備方法、及其制備的蜂窩狀碳材料和該蜂窩狀碳材料的應用

在審

• 申請號: 201910064477.9
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN111470507A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 佘雕;梁宏旭;彭湃
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: C01B32/348
• 分類號: C01B32/348;C01B32/318;C01B32/05;B01J20/20;B01J20/28;C02F1/28
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒;劉鐵生

本發明提供一種蜂窩狀碳材料的制備方法、及其制備的蜂窩狀碳材料和該蜂窩狀碳材料的應用。所述的蜂窩狀碳材料的制備方法包括以下步驟：1)制備空心碳球；2)將所述的空心碳球與活化劑混合，加入蒸餾水研磨、攪拌，得混合產物；3)加熱混合產物，得黑色產物；4)將所述的黑色產物沖洗至中性、烘干，得蜂窩狀碳材料；所述的活化劑采用氫氧化鉀；所述的空心碳球與氫氧化鉀的質量比為1:1～3；所述的方法制備的蜂窩狀碳材料能夠用作水中污染物的吸附劑。所述的制備方法工藝環保，制備過程幾乎不產生廢氣，且所述的蜂窩狀碳材料比表面積高，具有較高的吸附性能，其對于水中的污染物，尤其是重金屬Cr具有好的吸附性，從而更加適于實用。

技術領域

本發明屬于材料合成技術領域，特別涉及一種蜂窩狀碳材料的制備方法、及其制備的蜂窩狀碳材料和該蜂窩狀碳材料的應用；所述的蜂窩狀碳材料具有很高的比表面積。

背景技術

自從碳材料被發現以來，由于其形貌可控，如碳球、碳納米線、碳納米管等，以及粒徑較小，一般為微納米級，使其在各大領域中都展現了良好的應用和發展潛力。但是，許多領域要求材料擁有較高的比表面積，而傳統生物碳的比表面積一般不大，并不能滿足高比表面積的要求，因此，人們制備了活性碳。一般來講，活性炭的比表面積大于1000m²/g，可以滿足性能方面的需求，但是活性碳的制備一般是使用植物高溫熱解，在制備過程中會產生大量的廢氣，對環境產生一定的污染。

隨著全球環境問題日益嚴重，人們開始探求簡單、環保和效益較高的合成碳材料的制備方法。糖類化合物，如葡萄糖，是自然界分布最廣且最為重要的一種單糖，無臭，味甜，有吸濕性，易溶于水，含五個羥基，一個醛基，具有多元醇和醛的性質。加之具有來源廣泛和生物兼容性，使其在高性能復合材料中顯示出巨大的應用前景。例如，靳秀芝等采用不同糖類作為碳源，通過水熱反應合成了空心碳球，見“靳秀芝,韓濤,唐艷華.尺寸可控空心碳球的水熱合成[J].稀有金屬材料與工程,2011,40(S1):101-103.”，水熱法合成的碳球擁有豐富的表面官能團，在環境等領域擁有極大應用潛力。但是，利用水熱法合成的碳球不可避免會產生團聚現象，隨著水熱反應溫度的升高和反應時間的延長，這種團聚現象更加嚴重；而空心碳球的團聚會使其很難與活化劑結合造孔，導致碳材料的內部造孔效果差，因此，水熱合成的碳球需要進一步處理才能繼續應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工藝環保、制備過程幾乎不產生廢氣的高比表面積的蜂窩狀碳材料的制備方法。

本發明的這一發明目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的，一種蜂窩狀碳材料的制備方法，其包括以下步驟：

1)水熱法制備空心碳球；

2)將所述的空心碳球與活化劑混合，加入蒸餾水研磨、攪拌，得混合產物；

3)加熱混合產物，得黑色產物；

4)將所述的黑色產物沖洗至中性、烘干，得蜂窩狀碳材料。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

優選的，前述的蜂窩狀碳材料的制備方法，其中所述的活化劑采用氫氧化鉀。

優選的，前述的蜂窩狀碳材料的制備方法，其中所述的空心碳球與氫氧化鉀的質量比為1:1～3。

優選的，前述的蜂窩狀碳材料的制備方法，其中所述的攪拌采用磁力攪拌或者機械攪拌，其攪拌時間≧24h。

優選的，前述的蜂窩狀碳材料的制備方法，其中所述的混合產物采用馬弗爐加熱，其加熱溫度≧800℃，加熱時間≧2h。

優選的，前述的蜂窩狀碳材料的制備方法，其中所述的混合產物采用馬弗爐加熱，其加熱溫度≦900℃。

優選的，前述的蜂窩狀碳材料的制備方法，其中所述的沖洗采用60±2℃的蒸餾水和無水酒精循環沖洗。