[发明专利]一种沸石分子筛与泡沫碳整体复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料制备领域，具体涉及一种沸石分子筛与泡沫碳整体复合材料的制备方法。

背景技术

沸石分子筛是具有规整孔道结构的水合硅铝化合物。根据沸石晶体孔道孔径大小的不同，沸石分子筛可以分为微孔、中孔、大孔和超大孔四类。这些不同的孔结构在晶体内部形成了分子筛的一维、二维交叉和三维网状结构，赋予了沸石分子筛独特的物理化学性质，如较高的热稳定性、化学稳定性和生物稳定性，不同的酸性，亲憎水性和催化性能。沸石分子筛已广泛应用于催化、吸附分离和离子交换等领域，尤其在催化和气体分离方面应用甚广。

固体泡沫式一类具有高比表面积、低流体阻力及高孔隙率的块体大孔材料，将沸石分子筛担载于固体泡沫的表面，既可以避免回收纯化粉末催化剂所带来的麻烦以及黏结和挤压对沸石分子筛结构的影响，又可有效降低床层压力降兵提高传质传热速度。现有技术中，研究较多的是多种沸石/碳化硅泡沫复合材料，但是沸石/碳化硅泡沫复合材料的制备过程中存在一些缺陷：碳化硅泡沫载体通常需要在1400℃左右的高温下才能制备得到，能耗成本高；碳化硅的密度相对较高，比重约为3.20-3.25，导致产物沸石/碳化硅泡沫复合材料的比表面积较低。

因此开发一种新型的高比表面积的的沸石/泡沫复合材料成为目前研究的热点。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题是提供一种沸石分子筛与泡沫碳整体复合材料的制备方法，该方法制得的产品具有比表面积高，能耗和成本较低的优点。

本发明的技术方案是：一种沸石分子筛与泡沫碳整体复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）配置聚酰胺酸/二甲基乙酰胺（PAA/DMAc）溶液；

（2）将粉末状沸石分子筛混入PAA/DMAc溶液中，连续搅拌3-5h得含分散均匀沸石分子筛的PAA/DMAc溶液；

（3）将泡沫材料在步骤（2）中含分散均匀沸石分子筛的PAA/DMAc溶液中浸渍15-30min，之后取出浸渍后的泡沫材料，挤出过量的浸渍液，在60℃下干燥10-12h，然后在管式电阻炉内氮气的保护下，进行炭化处理，炭化后自然冷却至室温得到结构沸石分子筛与泡沫碳整体复合材料。

在本发明一个较佳实施例中，所述的PAA/DMAc溶液的固体质量份数为10-15%。

在本发明一个较佳实施例中，所述的粉末状沸石分子筛为T型沸石分子筛，是菱钾沸石分子筛和毛沸石分子筛的无序共生体。

在本发明一个较佳实施例中，所述的粉末状沸石分子筛的孔径为0.4-0.5mm。

在本发明一个较佳实施例中，所述的混入PAA/DMAc溶液中粉末状沸石分子筛的量为按照沸石分子筛与PAA的质量比为0.02：1的量混入。

在本发明一个较佳实施例中，所述的泡沫材料为聚氨酯泡沫材料。

在本发明一个较佳实施例中，所述的炭化处理的条件为2-3℃/min升温至900℃，炭化的恒温时间为1-1.5h。

由于采取上述技术方案，本发明的有益效果为：本发明的用沸石分子筛和PAA/DMAc溶液浸渍聚氨酯泡沫，然后在900℃下热处理制备原为担载的沸石分子筛与泡沫碳整体复合材料，本发明制得的复合材料具有高孔隙率、低密度、热稳定性好、化学纯度高、耐酸耐碱耐化学腐蚀性强以及导热导电性能可控等优点，可作为电极材料，绝热材料，防冲击材料和催化剂载体使用。 

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1

配置固体质量分数为10%的聚酰胺酸/二甲基乙酰胺（PAA/DMAc）溶液500g，按照沸石分子筛与PAA的质量比为0.02：1的量将1g粉末状沸石分子筛混入PAA/DMAc溶液中，连续搅拌3h得含分散均匀沸石分子筛的PAA/DMAc溶液；将泡沫材料50g在含分散均匀沸石分子筛的PAA/DMAc溶液中浸渍15min，之后取出浸渍后的泡沫材料，挤出过量的浸渍液，在60℃下干燥10h，然后在管式电阻炉内氮气的保护下，进行炭化处理，以2-3℃/min的升温速度率升温至900℃，炭化的恒温时间为1h，炭化后自然冷却至室温得到结构沸石分子筛与泡沫碳整体复合材料，测得复合材料的微孔孔径为0.45mm，比表面积为328.6m²/g。

其中，所述的粉末状沸石分子筛为T型沸石分子筛，是菱钾沸石分子筛和毛沸石分子筛的无序共生体，所述的泡沫材料为聚氨酯泡沫材料。