[發明專利]一種多孔炭及其制備方法

在審

• 申請號: 201910985254.6
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN110668437A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 江霞;陳文華;馬生貴;蔣文舉
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C01B32/318
• 分類號: C01B32/318;C01B32/342
• 代理公司: 11319 北京潤澤恒知識產權代理有限公司
• 代理人: 莎日娜

本發明提供一種多孔炭及其制備方法，該方法包括：將廢棄聚氨酯材料、催化劑以預設質量比溶解在水與醛類物質的混合溶劑中，獲得反應液；對所述反應液進行水熱炭化處理，獲得粗產物；對所述粗產物進行活化，以獲得多孔炭。本發明實施例提供的多孔炭制備方法，能夠有效回收利用廢棄聚氨酯材料，通過在水熱炭化反應中加入對應的催化劑，使得多孔炭具有豐富的表面官能團和優良的孔隙結構，提高由聚氨酯材料制備得到的多孔炭的吸附性能。

技術領域

本發明涉及環境功能材料領域，特別是涉及一種多孔炭的制備方法以及一種多孔炭。

背景技術

沼氣、天然氣等能源氣中包含微量H₂S(10-10000ppm)等雜質氣體，而雜質氣體會影響能源氣燃燒熱值，從而影響其品質純度，限制能源氣的開發利用，并且，H₂S是一種無色、有毒、有強烈臭雞蛋氣味的污染氣體，嚴重危害人類身體健康，因此，如何對能源氣進行有效脫硫，從而促進能源氣的高效清潔利用是當前研究的熱點。

多孔炭是一種來源廣泛、廉價易得的多孔材料，其發達的孔隙結構以及巨大的比表面積可以對H₂S進行有效的吸附。現有技術中，常通過對生物質材料經過水熱炭化法再活化制備多孔炭，通過在密閉反應器中以水為反應介質，利用高溫(>100℃)、高壓(>0.1MPa)下超臨界或亞臨界水的特殊性質,使原料降解及固體溶解并轉化為以炭材料為主的一系列高附加值產物。

聚氨酯是由異氰酸酯與聚酯型或聚醚型多元醇經聚合而制得的重要化工材料。由于其優良的機械強度、柔曲性、回彈性、氧化穩定性、耐油性能，被廣泛應用于家具、床墊、座椅的墊材，冰箱、冰柜、冷藏車等的絕熱層，以及建筑物、儲罐及管道保溫材料等。大量的使用也帶來了大量的聚氨酯廢棄物，對聚氨酯廢棄物的回收利用也是現今需要解決的問題。

聚氨酯的結構重復單元為氨基甲酸酯-NHCOO-，因此，可作為制備多孔炭的碳源材料，但是，以聚氨酯為碳源材料經過水熱炭化再活化制備的多孔炭材料，其吸附性能不甚理想，如何對聚氨酯為碳源材料的多孔炭材料的制備方法進行改進，從而獲得性能更加優越的多孔炭吸附材料，是本領域亟待解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種以聚氨酯為碳源材料的多孔炭材料制備方法，從而使制得的多孔炭吸附材料具有更加優越的吸附催化性能。

為解決上述問題，本發明公開了一種多孔炭的制備方法，該方法可以包括：

將聚氨酯材料、催化劑以預設質量比溶解在水與醛類物質的混合溶劑中，獲得反應液；

對所述反應液進行水熱炭化處理，獲得粗產物；

對所述粗產物進行活化，以獲得多孔炭。

可選地，所述催化劑包括金屬碳酸鹽。

可選地，所述金屬碳酸鹽包括碳酸鉀、碳酸鈉。

可選地，所述水熱炭化的炭化溫度為80～300℃；

可選地，所述水熱炭化的炭化時間為2～6小時。

可選地，所述活化包括物理活化；

所述物理活化的活化溫度為600～1000℃；

所述物理活化的活化時間為0.5～4小時；

所述物理活化的升溫速率為1～20℃每分鐘；

所述物理活化的活化劑流速為0.1～2升每分鐘。

可選地，所述活化包括化學活化；

所述化學活化的活化溫度為600～900℃；

所述化學活化的活化時間為0.5～4小時；