[發明專利]一種基于常溫激光誘導的活性炭及成孔方法

在審

• 申請號: 202210972908.3
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN115520866A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 張冬元;席為民;成駿峰
• 申請（專利權）人: 南京都樂制冷設備有限公司
• 主分類號: C01B32/36
• 分類號: C01B32/36
• 代理公司: 無錫科嘉知信專利代理事務所(普通合伙) 32515
• 代理人: 陳穎

本發明涉及一種多孔活性炭制備方法，具體涉及一種基于常溫激光誘導的活性炭及成孔方法，可實現常溫條件下多孔活性炭的快速、高效制備，適合在空氣凈化、污水處理等領域的應用；具有成本低、能耗低、常溫制備條件、制備過程操作簡單等特點；包括如下步驟，步驟(1)將活性炭、激光敏感物質與活化物質按比例配置于溶劑中，超聲混合，制備成混合溶液；步驟(2)將上述混合溶液置于110℃烘箱中，烘干24小時；步驟(3)將制備得到的活性炭混合物平鋪成1mm厚的薄層，用激光進行輻照處理，調節激光功率，使激光敏感物質吸收激光并產生熱能，促進負載在活性炭上的活化物質的熱分解，從而在活性炭表面形成豐富的孔結構，得到多孔活性炭。

技術領域

本發明涉及一種多孔活性炭制備方法，具體涉及一種基于常溫激光誘導的活性炭及成孔方法；通過脈沖激光輻照下能夠促進活性炭上負載的活化物質熱分解，在活性炭表面產生豐富的多孔結構，實現多孔活性炭的快速、高效制備。

背景技術

目前，活性炭在日常生活及工業領域具有廣闊的應用前景，包括但不限于空氣凈化、污水處理等。隨著技術要求的提高，上述應用領域對活性炭提出了更高的要求，需要活性炭具有更高的吸附能力，即具有更高的比表面積和豐富的孔結構。因此，對活性炭的簡單、高效成孔技術的研究已成為活性炭材料應用領域的熱點之一。

目前，基于活性炭的孔結構形成機理已經開發了許多成孔方法。具體如：水蒸氣活化法是指以水蒸氣為活化物質，在將活性炭與水蒸氣在高溫、高壓密閉環境中，通過水蒸氣與活性炭發生水煤氣反應，在活性炭表面產生氫氣、一氧化碳、二氧化碳等產物，這些氣體將活性炭表層結構破壞，從而形成豐富的孔洞結構，提高其比表面積。無機物活化法是指將以氫氧化鉀、氯化鋅、磷酸等活化物質與活性炭混合，然后將混合物置于高溫環境中燒結，過程中活化物質分解產生的氣體破壞活性炭的自身結構，從而形成豐富的孔洞結構，提高其比表面積。但是，上述傳統方法均需依賴高溫環境，且制備耗時長，通常大于12小時。

激光誘導是一種新型的常溫環境下熱處理技術。它用一定能量和波長的激光對材料進行照射，某些材料可以吸收激光能量并轉化為熱能，從而達到高溫的等同效果。因此，如何采用合適能量的激光，利用激光敏感物質吸收激光能量，并把能量傳遞給活化物質，從而使得負載在活性炭上的活化物質在常溫環境下即可熱分解，促使活性炭基體形成多孔結構，最終制得高比表面積、豐富孔結構的活性炭是目前有待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于常溫激光誘導的活性炭及成孔方法，可實現常溫條件下多孔活性炭的快速、高效制備，適合在空氣凈化、污水處理等領域的應用；具有成本低、能耗低、常溫制備條件、制備過程操作簡單等特點。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于常溫激光誘導的活性炭，包括如下組分，按質量份數計為：

激光敏感物質用于提高活性炭及活化物質的激光敏感度，不僅要與激光能量相匹配，還需與活性炭、活化物質的比例相匹配，因此經過大量的實驗論證才能選擇出最優的配比與參數，制備出多孔活性炭。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于常溫激光誘導的活性炭的成孔方法，包括如下步驟，步驟(1)將活性炭、激光敏感物質與活化物質按比例配置于溶劑中，超聲混合，制備成混合溶液；

步驟(2)將上述混合溶液置于110℃烘箱中，烘干24小時；

步驟(3)將制備得到的活性炭混合物平鋪成1mm厚的薄層，用激光進行輻照處理，調節激光功率，使激光敏感物質吸收激光并產生熱能，促進負載在活性炭上的活化物質的熱分解，從而在活性炭表面形成豐富的孔結構，得到多孔活性炭。

作為優選，所述活性炭選自煤質炭、椰殼炭、竹炭、木炭中的一種或多種。

作為優選，所述活化物質選自碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鈉、碳酸氫鈉、堿式碳酸銅中的一種或兩種以上的混合物。