[發明專利]一種納米碳改性中空活性炭微管及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010034497.4
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111170307B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 張永毅;曹玉芳;周濤;周世武;邸江濤;李清文
• 申請（專利權）人: 江西省納米技術研究院
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;C01B32/159;C01B32/184;H01G11/24;H01G11/36;H01G11/86;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

1.一種納米碳改性中空活性炭微管的制備方法，其特征在于包括：

將天然中空纖維浸漬于親水性溶液中，再經干燥和脆斷處理，獲得親水性中空纖維；其中，所述親水性溶液選自亞氯酸鈉、氫氧化鈉、無水乙醇中的任意一種或兩種以上組合的水溶液；所述天然中空纖維為具有天然中空結構的生物質；

將所獲親水性中空纖維真空浸漬于碳材料分散液中進行水熱反應，再經后處理獲得碳材料改性中空纖維；其中，所述碳材料分散液選自預氧化單壁碳納米管分散液、氧化多壁碳納米管分散液、氧化石墨烯分散液中的任意一種或兩種以上的組合；

以及，將所獲碳材料改性中空纖維真空浸漬于活性劑水溶液中，再經高溫活化炭化處理獲得納米碳改性中空活性炭微管；

所述納米碳改性中空活性炭微管包括納米碳和中空活性炭微管，所述納米碳通過物理和/或化學吸附在中空活性炭微管內壁和外壁；所述納米碳改性中空活性炭微管的比表面積為500-2500m²/g，孔徑為1.5-10nm，電阻率為20-80Ω/m。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于包括：將天然中空纖維浸漬于親水性溶液中2-8h，之后經洗滌、干燥、液氮冷凍脆斷和剪切處理，獲得所述親水性中空纖維；

所述亞氯酸鈉的水溶液的濃度為0.5-2wt%；所述無水乙醇的水溶液的濃度為10-50wt%；所述氫氧化鈉的水溶液的濃度為0.2-1wt%。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述亞氯酸鈉的水溶液的濃度為1-2wt%。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述天然中空纖維選自木棉、柳絮、棉花中的任意一種或兩種以上的組合。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述親水性中空纖維的長度為100-1000μm。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液所含氧化石墨烯的層數為1-5層，尺寸為200-1000nm；所述碳材料分散液還包括表面活性劑和去離子水；所述表面活性劑選自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、聚醚酰亞胺、乙二胺中的任意一種或兩種以上的組合。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述水熱反應的溫度為120-180℃，時間為5-10h。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述親水性中空纖維與所述碳材料分散液所含碳材料的質量比為80:20-98:2。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于包括：將所述碳材料改性中空纖維置于活性劑水溶液中，并于90-120℃真空浸漬4-12h；所述活性劑水溶液所含活性劑選自氫氧化鉀、磷酸氫二銨、磷酸、碳酸鈉中的任意一種或兩種以上的組合；所述碳材料改性中空纖維與活性劑的質量比為1:1-1:6。

10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于包括：在所述碳材料改性中空纖維完成真空浸漬后，再于90-120℃進行高溫干燥，之后在惰性氣氛中，以1-5℃/min的升溫速率升溫進行高溫活化炭化、洗滌、過濾、真空干燥，獲得所述納米碳改性中空活性炭微管。

11.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述高溫活化炭化的溫度為500-1200℃，時間為1-3h；

所述真空干燥的溫度為100-120℃，時間為5-12h。

12.由權利要求1-11中任一項所述方法制備的納米碳改性中空活性炭微管，其特征在于，所述納米碳改性中空活性炭微管包括納米碳和中空活性炭微管，所述納米碳通過物理和/或化學吸附在中空活性炭微管內壁和外壁；所述納米碳選自單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯中的任意一種或兩種以上的組合。