一種沸石礦模板制備多孔炭的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功能材料應(yīng)用制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種沸石礦模板制備多孔炭的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以多孔炭為電極的超級電容器由于具有較高的能量和功率密度，有望成為動力汽車、電源儲備等應(yīng)用的新型能源。為獲得高的能量和功率密度，要求多孔炭具有較高的比表面積、較大的孔徑和合適的表面官能團(tuán)。在此條件下，具有中大孔結(jié)構(gòu)的炭氣凝膠、模板炭等被廣泛應(yīng)用于超級電容器的研究。其中，模板炭由于孔徑的可調(diào)控性，受到更多的關(guān)注。但是，傳統(tǒng)的模板炭一般使用具有規(guī)則孔徑的多孔硅材料，這些模板大多為人工合成，有的模板合成本身就足分子篩研究領(lǐng)域的研究成果，工藝復(fù)雜、成本高，以之為模板所制備的多孔炭成本更高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在提出一種沸石礦模板制備多孔炭的方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:
一種沸石礦模板制備多孔炭的方法，采用如下步驟:
步驟1:制備炭/模板復(fù)合物:
以沸石礦為模板，蔗糖為碳源；將5g沸石礦粉末置于燒杯中，加入蔗糖、去離子水、硫酸溶液共20mL，在振蕩器上震蕩2h，過濾；將固體部分在空氣中100°C下加熱4h，然后將溫度提高到150°C，保持2h，使蔗糖聚合固化；將固化產(chǎn)物放入管式氣氛爐，在氮氣保護(hù)下，以50C /min的速度升溫到850°C，碳化5h，得到炭/模板復(fù)合物；
步驟2:由炭/模板復(fù)合物制備多孔炭:
將復(fù)合物在濃氫氟酸中處理3h，洗凈后再用鹽酸處理，除去復(fù)合物中的沸石礦骨架；過濾，固體部分用去離子水清洗3次，過濾，在空氣中干燥，即得多孔炭。
[0005]優(yōu)選地，所述的沸石礦其成分為:石英、鈉長石以及毛沸石，在使用前需研磨，并過60目篩。
[0006]優(yōu)選地，所述的加入的共20ml的蔗糖、去離子水、硫酸溶液的質(zhì)量比為5:10:1。
[0007]或者優(yōu)選地，所述的鹽酸處理的濃度為6mol/L，處理時間為2h。
[0008]或者優(yōu)選地，所述的由炭/模板復(fù)合物制備多孔炭中的干燥溫度為105°C。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:
本發(fā)明以一種天然沸石礦為模板，制備出了一種孔徑分布較寬的中大孔模板炭。此模板炭的比表面積為411m2/g，中孔率達(dá)到66%。在H2SO4介質(zhì)中，這種模板炭具有優(yōu)良的大倍率性能。在掃描速度為ImV/
s時，其比容量為185F/g，當(dāng)掃描速度增加到500mV/s時，其比容量仍有133F/g，容量保持率為72%，且保持了良好的掃描曲線。
【具體實施方式】
[0010]一種沸石礦模板制備多孔炭的方法，采用如下步驟:
步驟1:制備炭/模板復(fù)合物:
以沸石礦為模板，蔗糖為碳源；將5g沸石礦粉末置于燒杯中，加入蔗糖、去離子水、硫酸溶液共20mL，在振蕩器上震蕩2h，過濾；將固體部分在空氣中100°C下加熱4h，然后將溫度提高到150°C，保持2h，使蔗糖聚合固化；將固化產(chǎn)物放入管式氣氛爐，在氮氣保護(hù)下，以50C /min的速度升溫到850°C，碳化5h，得到炭/模板復(fù)合物；
步驟2:由炭/模板復(fù)合物制備多孔炭:
將復(fù)合物在濃氫氟酸中處理3h，洗凈后再用鹽酸處理，除去復(fù)合物中的沸石礦骨架；過濾，固體部分用去離子水清洗3次，過濾，在空氣中干燥，即得多孔炭。
[0011]其中，沸石礦其成分為:石英、鈉長石以及毛沸石，在使用前需研磨，并過60目篩。加入的共20ml的蔗糖、去離子水、硫酸溶液的質(zhì)量比為5:10:1。鹽酸處理的濃度為6mol/L，處理時間為2h。由炭/模板復(fù)合物制備多孔炭中的干燥溫度為105°C。
[0012]經(jīng)過硫酸和高溫碳化處理之后，沸石礦的骨架結(jié)構(gòu)并沒出現(xiàn)潰塌，仍然保持了其孔道結(jié)構(gòu)。經(jīng)過去除模板工藝之后，所得產(chǎn)物沒有出現(xiàn)明顯衍射峰，通過灰化分析得知，TC的灰分含量〈5%。說明模板去除得比較徹底，得到的多孔炭比較純凈。
【主權(quán)項】
1.一種沸石礦模板制備多孔炭的方法，其特征在于:采用如下步驟: 步驟1:制備炭/模板復(fù)合物: 以沸石礦為模板，蔗糖為碳源；將5g沸石礦粉末置于燒杯中，加入蔗糖、去離子水、硫酸溶液共20mL，在振蕩器上震蕩2h，過濾；將固體部分在空氣中100°C下加熱4h，然后將溫度提高到150°C，保持2h，使蔗糖聚合固化；將固化產(chǎn)物放入管式氣氛爐，在氮氣保護(hù)下，以50C /min的速度升溫到850°C，碳化5h，得到炭/模板復(fù)合物； 步驟2:由炭/模板復(fù)合物制備多孔炭: 將復(fù)合物在濃氫氟酸中處理3h，洗凈后再用鹽酸處理，除去復(fù)合物中的沸石礦骨架；過濾，固體部分用去離子水清洗3次，過濾，在空氣中干燥，即得多孔炭。
2.如權(quán)利要求1一種沸石礦模板制備多孔炭的方法，其特征在于:所述的沸石礦其成分為:石英、鈉長石以及毛沸石，在使用前需研磨，并過60目篩。
3.如權(quán)利要求1一種沸石礦模板制備多孔炭的方法，其特征在于:所述的加入的共20ml的蔗糖、去離子水、硫酸溶液的質(zhì)量比為5:10:1。
4.如權(quán)利要求1一種沸石礦模板制備多孔炭的方法，其特征在于:所述的鹽酸處理的濃度為6mol/L，處理時間為2h。
5.如權(quán)利要求1一種沸石礦模板制備多孔炭的方法，其特征在于:所述的由炭/模板復(fù)合物制備多孔炭中的干燥溫度為105°C。
【專利摘要】本發(fā)明涉及功能材料應(yīng)用制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種沸石礦模板制備多孔炭的方法。一種沸石礦模板制備多孔炭的方法，采用如下步驟：先以沸石礦制備炭/模板復(fù)合物；再制得的炭/模板復(fù)合物制備多孔炭；本發(fā)明以一種天然沸石礦為模板，制備出了一種孔徑分布較寬的中大孔模板炭。此模板炭的比表面積為41lm2/g，中孔率達(dá)到66％。在H2SO4介質(zhì)中，這種模板炭具有優(yōu)良的大倍率性能。在掃描速度為lmV/s時，其比容量為185F/g，當(dāng)掃描速度增加到500mV/s時，其比容量仍有133F/g，容量保持率為72％，且保持了良好的掃描曲線。
【IPC分類】C01B31-02
【公開號】CN104649249
【申請?zhí)枴緾N201410756766
【發(fā)明人】徐玉磊
【申請人】徐玉磊
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月11日