[发明专利]一种连续多级孔道活性炭的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备的技术领域，涉及一种活性炭的制备方法，具体来说，涉及一种连续多级孔道活性炭的制备方法，该连续多级孔道活性炭可以用吸附领域。

背景技术

活性炭材料用途广泛，可用于吸附环境污染物，也可用作超级电容器的电极材料。活性炭的特点是高比表面积。制备活性炭的前驱体来源广泛、制备简便、性质稳定等。活性炭通常是通过活化剂（氢氧化钾、磷酸、氯化锌等）活化碳化的有机物得到。传统的制备方法消耗大量的活化剂，而且得到的活性炭以微孔为主，其吸附值较低。

多级孔道活性炭是一种同时具有大尺寸的孔洞，中孔和一定比例的微孔的活性炭材料。其特点是：具有较高的吸附值。多级孔道活性炭可以通过模板法形成具有一定数量大孔聚合物，继而碳化、活化得到。模板法制备过程复杂、并且需要消耗大量的模板剂。

因此，有必要研发一种更加简便的工艺方法制备连续多级孔道活性炭，其消耗很少量的活化剂，成本低廉。

发明内容

本发明的目的是改进连续多级孔道活性炭的制备方法，大大降低活化剂的消耗量，且工艺简便，得到的活性炭具有连续的多级孔道的结构。

为达到上述目的，本发明提供了一种连续多级孔道活性炭的制备方法，该方法包含：

步骤1，使淀粉与碱溶液充分溶解混合，所述的碱溶液选择氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钙中的任意一种或几种的水溶液；

步骤2，固化干燥，除去步骤1中混合物中的水分，得到固体颗粒或者胶状产物；

步骤3，在非氧化性气体的保护下，对步骤2所得的产物在800-1200℃热处理1-5h，得到连续多级孔道活性炭。

上述的方法，其中，所述的淀粉经预处理，该预处理步骤包含：清洗、干燥步骤。

上述的方法，其中，所述的碱与淀粉的用量质量比为1~3:5。

上述的方法，其中，步骤2中固化干燥温度为室温至200-300℃。

上述的方法，其中，步骤2所得到的固体颗粒须经碾压为粉末状，再用于步骤3的热处理工艺。

上述的方法，其中，所述的非氧化性气体选择氮气、氩气、二氧化碳中的任意一种或几种。

上述的方法，其中，在步骤3完成后，还包含清洗和干燥后处理步骤。

上述的方法，其中，所述的清洗选择酸液清洗或热水清洗中的任意一种或几种的组合。

上述的方法，其中，所述的酸液为盐酸或硫酸水溶液。

本发明所制备的活性炭材料具有连续的多级孔道结构，并且与传统方法相比，活化剂的用量大大降低，活化剂来源广泛且成本低廉，一步碳化法的方法简单，适宜于规模化生产。

具体实施方式

以下结合实施例说明本发明的具体技术方案。

本发明的制备三维多级孔道活性炭的方法包含如下步骤：

步骤1，使淀粉与碱溶液充分溶解混合，所述的碱溶液用作活化剂，可选择氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钙中的任意一种或几种的水溶液；优选的实施例中，该淀粉经清洗、干燥预处理；

步骤2，固化干燥，除去步骤1中混合物中的水分，得到固体颗粒或者胶状产物，该固化干燥温度为室温至200-300℃；

步骤3，在非氧化性气体的保护下，对步骤3所得的产物在800-1200℃热处理1-5h，得到连续多级孔道活性炭。所述的非氧化性气体可选择氮气、氩气、二氧化碳中的任意一种或几种。更优的实施例中，在步骤3完成后，还包含清洗和干燥等常规后处理步骤；所述的清洗选择酸液清洗或热水清洗中的任意一种或几种的组合。

实施例

步骤1，将淀粉用水清洗、干燥；

步骤2，将氢氧化钾与步骤1处理后的淀粉按照质量比为3:5的比例混合溶于水，制备淀粉的碱溶胶；

步骤3，将步骤2的碱溶胶在室温下干燥，至水分完全蒸发，得到白色固体颗粒，将得到的固体颗粒研磨成粉末；

步骤4，将步骤3得到的固体粉末在氮气保护下800℃下处理1h；

步骤5，将步骤4制得的碳化物用10wt%的盐酸清洗、中和，并用热水清洗至pH=6-9，在100℃干燥24h；得到具有连续的多级孔道结构的活性炭。

本发明提供的多级孔道结构的活性炭的制备工艺简便，其所耗费的活化剂很少，且成本低廉，可使用的活化剂广泛，可用于规模化生产。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。