[发明专利]一种落叶松基微-介孔双阶多孔炭球的制备方法

说明书

所属技术领域：

本发明涉及生物质炭材料领域，特别是涉及一种落叶松基微-介孔双阶多孔炭球的制备方法。 

背景技术：

随着炭材料的应用，对具有相互连接多种孔结构的多阶孔炭的研究越来越得到大家的广泛关注。大孔(毛孔或者灌注孔)可以加快内部的传输，而微孔与介孔的相互作用可以提高物质的吸附性能。然而对于工业材料，有效的控制炭形貌及孔结构和孔形貌是目前的研究重点。因为炭的形貌和孔结构可以影响炭材料的性能和应用。相对于活性炭纤维，炭纳米管等，炭球的研究并不广泛，然而合理控制好球形形貌在应用领域方面有很多优势，可以通过发挥他们的微观形貌使其塞进机床，有效的将药性进行扩散和挥发，达到理想的可控效果。 

目前，有序结构的炭球主要选用热固聚合物、沥青、聚酰亚胺为原料，很少有人以木材为原料研究炭球的制备。而木材可以通过液化法生物质能源，为废弃木材边角料制备多阶孔炭提供了潜在的应用前景。 

木质生物质资源的高值转化及高效利用研究近年来越来越受到重视。除传统的木炭及活性炭外，其应用于高附加值新型炭材料制备领域存在较多局限，目前报道较少。木材液化可使固态木材大分子降解，使木材转化为醇类、可燃性油或其他带有特定官能团的化合物，不但可以进一步控制木材的内部结构，还能进一步聚合形成容易成型加工的树脂类生物质基高聚物材料。因此，选用生物质为原料，利用一种简单的方法制备出具有球形结构和两种明显孔隙结构的炭材料，有着重要而深远的现实意义和应用价值。 

美国专利(US8088707)介绍了以炭为基体，选用金属Ni、Co、Fe或者组 合物作为一种氧化支架，分散到炭材料的表面或者内部，经高温热处理，利用反应堆原理制备固体炭球结构。此方法采用金属作为氧化支架，价格高，而且反应条件不易控制。 

美国专利(US5900450A)介绍了在酸催化条件下，烷氧基硅烷作为原料，通过水解和聚合得到三维连续硅球体，再与多个树脂形成材料进行浸渍，固化形成三维连续接硅球形树脂组合材料。此方法需要材料成本较高，金属环境抗失活稳定性低，操作复杂，反应条件不易控制。 

欧洲专利(EP2103313A1)介绍了一种以有机溶剂和聚二醇为前驱体，通过直接沉淀法合成一种可生物降解的空心球体。此方法球形结构不够完整，且得率较低。 

韩国专利(WO2013105779)介绍了以碳纳米管为前驱体，在三元铁，三元镍为催化剂，氧化铝为载体的条件下浸渍，高温煅烧后在纳米管表面制备出明显的炭球结构。此方法需要材料成本较高，金属引入量过大，得率较低。 

公开号为CN102225996B的中国专利介绍了一种以酚醛类物质为原料制备炭球的方法。以酚类、醛、胺、水为溶剂，以苯并噁嗪聚合物为导向剂，在一定温度下聚合成单分散球，在惰性气体保护下炭化制备分散聚合物纳米炭球。此方法简便易行，制备的炭球结构稳定性好，但原料毒性较大，不够环保，有待于开发生物质原料。 

公开号101289180A的中国专利介绍了一种硫化锌颗粒的炭球的制备。具体的制备过程是，在十二烷基苯苯磺酸钠溶液分散，添加乙酸锌和硫代乙酰胺溶液，在高压反应釜中制备具有良好球形结构的炭球。此方法原料不够环保且成本较高，有待于选用成本低的环保型原料。 

综上所述，目前制备有序结构的炭球主要以热固聚合物、沥青、聚酰亚胺 为原料，很少有人以木材为原料，而对炭材料形貌和孔结构丰富性的要求也越来越高，目前有序结构炭球的制备方法操作复杂，成本较高，原料毒性大，对环境不友好，本发明选用木材为原料，经过液化法使大分子转化为小分子，有效控制孔结构，经过一种温和的软模板法为结构导向剂，在水热反应条件下制备球形结构，经碱液浸渍和高温煅烧后制备出具有丰富孔隙结构的微-介孔双阶多孔炭球。 

发明内容：

本发明的目的在于提供一种落叶松基微-介孔双阶多孔炭球的制备方法。