專利名稱：一種孔徑分布可控的中孔炭的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種孔徑分布可控的中孔炭的制備方法。
背景技術(shù)：
多孔炭由于具有高比表面積、發(fā)達(dá)的孔隙以及耐酸堿性而在氣液相吸附、催化劑載體和超級(jí)電容電極等方面得到了廣泛的應(yīng)用。孔徑分布可控的中孔炭對(duì)提高中孔炭的利用效率是至關(guān)重要的。多孔炭的制備方法主要有物理活化法、化學(xué)活化法、催化活化法和模板法。物理活化法、化學(xué)活化法和催化活化法可以通過(guò)合適的工藝條件制備出高比表面積的多孔炭，但是孔徑分布較寬。模板法中的有機(jī)模板法雖然可以通過(guò)選擇合適的有機(jī)模板劑只通過(guò)簡(jiǎn)單的炭化步驟即可制備具有一定孔徑分布的中孔炭，但是制備的多孔炭孔徑分布仍不很集中；而典型的無(wú)機(jī)模板法可以通過(guò)調(diào)控分子篩的壁厚，將炭前驅(qū)體引入模板中，經(jīng)炭化、模板脫除等工序制備孔徑分布可控的多孔炭。這種方法雖然可以控制中孔炭的孔結(jié)構(gòu)，但是需要合成的分子篩模板，制備工藝復(fù)雜。近來(lái)，宋燕等人利用納米粒子為模板，制備孔徑分布可控的中孔炭，但是這種制備方法需要大量的溶劑，(Pore development of thermosetting phenol resin derived mesoporous carbon through a commercially nanosized template Materials Science and Engineering A 473 (2008) 153—157)很難大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)了一種孔徑分布可控的中孔炭的制備方法，采用納米粒子為模板，用球磨法將納米粒子與炭前驅(qū)體混合均勻，通過(guò)控制納米粒子的粒徑來(lái)控制多孔炭的孔徑。 本發(fā)明不僅制備工藝簡(jiǎn)單，孔徑分布可控，而且只需要少量的溶劑即可將納米粒子與炭前驅(qū)體混合均勻，經(jīng)過(guò)脫除溶劑，炭化，模板劑的脫除等，可以制備出孔徑集中在模板劑粒徑的多孔炭，有效克服采用現(xiàn)有技術(shù)制備的中孔炭，孔徑分布寬、制備工藝復(fù)雜以及難以大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等弊端。一種孔徑分布可控的中孔炭的制備方法，其特征在于具體步驟如下A)將納米粒子分散在溶有炭前驅(qū)體的溶液中，球磨混合，其中納米粒子與炭前驅(qū)體的質(zhì)量比為0.1-10 1，控制溶劑的用量使混合物為糊狀；B)脫除溶劑后惰性氣氛下500-1200°C炭化0. l_3h ；C)用酸或堿液清洗去除模板劑，直至用常規(guī)方法檢測(cè)不到納米粒子物為止；D)將步驟C)制備的樣品烘干后既得孔徑分布可控的中孔炭。所述的溶有碳前驅(qū)體溶液包括溶有熱固性酚醛樹(shù)脂的乙醇溶液，溶有浙青的甲苯溶液，溶有聚丙烯腈的二甲基亞砜溶液，溶有蔗糖的水溶液；其中溶液與炭前驅(qū)體的質(zhì)量比為 1 1-10 1。所述的球磨混合，球磨速度為200-500轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為0. 5-5小時(shí)。
所述的納米粒子為氧化硅，氧化鎂，氧化鋅。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)制備方法簡(jiǎn)單；(2)選用少量的溶劑，可以制備孔徑分布集中在納米粒子粒徑的多孔炭；(3)制備的多孔炭孔徑分布可控，可以根據(jù)需要的孔徑分布選擇合適的納米粒子；(4)產(chǎn)品成本低。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1將粒徑為Snm的納米氧化硅加入熱固性酚醛樹(shù)脂樹(shù)脂的乙醇溶液中，二者質(zhì)量比為0.1 1，脫除溶劑，乙醇與酚醛樹(shù)脂質(zhì)量比為5 1，300轉(zhuǎn)/分球磨a!，80°C固化，500°C 下炭化0. lh, NaOH溶液洗滌直至用常規(guī)方法檢測(cè)不到納米粒子為止，烘干后得到產(chǎn)品。產(chǎn)品性能指標(biāo)見(jiàn)表1。實(shí)施例2將粒徑為12nm的納米氧化鋅加入浙青的甲苯溶液中，二者質(zhì)量比為2 1，脫除溶劑，甲苯與浙青質(zhì)量比為1 1，200轉(zhuǎn)/分球磨釙，2001固化，700°C下炭化2h，HCl洗滌直至用常規(guī)方法檢測(cè)不到納米粒子為止，烘干后得到產(chǎn)品。產(chǎn)品性能指標(biāo)見(jiàn)表1。實(shí)施例3將粒徑為15nm的納米氧化鎂加入聚丙烯腈的二甲基亞砜溶液中，二者質(zhì)量比為 10 1，脫除溶劑，二甲基亞砜與聚丙烯腈質(zhì)量比為10 1，500轉(zhuǎn)/分球磨0.證，4001固化，1200°C下炭化3h，HCl洗滌直至用常規(guī)方法檢測(cè)不到納米粒子為止，烘干后得到產(chǎn)品。 產(chǎn)品性能指標(biāo)見(jiàn)表1。實(shí)施例4將粒徑為8nm的納米氧化硅加入蔗糖的水溶液中，二者質(zhì)量比為7 1，脫除溶劑， 乙醇與酚醛樹(shù)脂質(zhì)量比為6 1，400轉(zhuǎn)/分球磨3h，100°C固化，900°C下炭化lh，NaOH溶液洗滌直至用常規(guī)方法檢測(cè)不到納米粒子為止，烘干后得到產(chǎn)品。產(chǎn)品性能指標(biāo)見(jiàn)表1。表1多孔炭的性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種孔徑分布可控的中孔炭的制備方法，其特征在于具體步驟如下A)將納米粒子分散在溶有炭前驅(qū)體的溶液中，球磨混合，其中納米粒子與炭前驅(qū)體的質(zhì)量比為0.1-10 1，控制溶劑的用量使混合物為糊狀；B)脫除溶劑后惰性氣氛下500-1200°C炭化0.l-3h ；C)用酸或堿液清洗去除模板劑，直至用常規(guī)方法檢測(cè)不到納米粒子物為止；D)將步驟C)制備的樣品烘干后既得孔徑分布可控的中孔炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種孔徑分布可控的中孔炭的制備方法，其特征在于所述的溶有碳前驅(qū)體溶液包括溶有熱固性酚醛樹(shù)脂的乙醇溶液，溶有浙青的甲苯溶液， 溶有聚丙烯腈的二甲基亞砜溶液，溶有蔗糖的水溶液；其中溶液與炭前驅(qū)體的質(zhì)量比為 1 1-10 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種孔徑分布可控的中孔炭的制備方法，其特征在于所述的球磨混合，球磨速度為200-500轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為0. 5-5小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種孔徑分布可控的中孔炭的制備方法，其特征在于所述的納米粒子為氧化硅，氧化鎂，氧化鋅。
全文摘要
一種孔徑分布可控的中孔炭的制備方法，具體步驟為將納米粒子分散在溶有炭前驅(qū)體的溶液中球磨混合，其中納米粒子與炭前驅(qū)體的質(zhì)量比為0.1-10∶1，控制溶液的用量使混合物為糊狀；脫除溶劑后惰性氣氛下500-1200℃炭化0.1-3h；用酸或堿液清洗去除模板劑；將樣品烘干后既得孔徑分布可控的中孔炭。所述的溶有碳前驅(qū)體溶液包括溶有熱固性酚醛樹(shù)脂的乙醇溶液，溶有瀝青的甲苯溶液，溶有聚丙烯腈的二甲基亞砜溶液，溶有蔗糖的水溶液；其中溶液與炭前驅(qū)體的質(zhì)量比為1∶1-10∶1；球磨速度為200-500轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為0.5-5小時(shí)。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單；產(chǎn)品成本低，選用少量的溶劑，可以制備出孔徑分布集中在納米粒子粒徑的中孔炭。
文檔編號(hào)C01B31/02GK102502588SQ20111035336
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者何星, 唐志紅, 張慧娟, 楊俊和, 楊光智, 王現(xiàn)英, 趙斌, 邱漢迅 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)