[发明专利]一种复合碳分子筛的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳分子筛领域，尤其涉及一种碳分子筛的制备方法。

背景技术

碳分子筛（CMS）在广义上是一种碳质吸附剂，狭义上将是微孔分布均匀的活性炭，它是由结晶碳和无定型碳构成，具有高度发达的孔隙结构和接近被吸附分子直径的楔形极微孔，而且孔径分布均匀，能够把立体结构大小有差异的分子分离。目前，碳分子筛已经广泛应用于环境保护、化学工业、石油工业、食品加工、湿法冶金、药物精制、军事化防护等各个领域。

碳分子筛主要由孔径比较集中的微孔和少量大孔组成，孔径一般在0.28~1.0nm范围内，其中最好在0.28~0.38nm范围内。但是目前的许多碳分子筛的孔径均在0.3~1nm范围内，吸附效果不是特别理想。

因此，提供一种孔径较小、孔径分布均匀的碳分子筛是亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种孔径在0.28~0.40nm范围内且孔径分布均匀的复合碳分子筛。

本发明的技术方案如下：

一种复合碳分子筛的制备方法，其包括如下步骤：

S100：将沸石和烟煤混合均匀得到原料混合物；其中所述沸石和所述烟煤的质量份数比为10~20:90~80；

S200：将所述原料混合物浸渍在氧化石墨烯的水溶液中一定时间后取出干燥得到第一中间产物，浸渍时间为10min~20min；

S300：将所述第一中间产物粉碎至80目以下得到第二中间产物；

S400：将所述第二中间产物在惰性气氛中进行碳化处理得到第三中间产物；

S500：将所述第三中间产物进行活化处理得到第四中间产物；

S600：对所述第四中间产物进行调孔处理即得到所述复合碳分子筛。

其中，所述氧化石墨烯的水溶液是将氧化石墨加入水中然后进行超声分散处理得到的。

其中，所述氧化石墨与水的固液比为2~5mg/ml。

其中，步骤S400中惰性气氛为氮气气氛。

其中，步骤S500中所述活化处理采用的活化剂为水蒸气和氧气的混合气体。

其中，所述活化剂中水蒸气和氧气的体积比为1~1.5:1。

其中，步骤S600中调孔处理采用的调孔剂为苯乙烯。

其中，步骤S400中碳化处理的温度为300℃~500℃，碳化时间为20min~40min。

其中，步骤S500中活化处理的温度为800℃~950℃，时间为20min~180min。

其中，步骤S600中调孔处理的温度为250℃~350℃，时间为10min~20min。

本发明的有益效果是：本发明的复合碳分子筛的制备方法中原料为沸石和烟煤，其将沸石和烟煤结合使用，一方面沸石本身具有孔道结构，其可以有效提高复合碳分子筛的比表面积，另一方面在活化和调孔时沸石的存在能够控制烟煤形成的分子筛的孔径，从而得到孔径在0.28~0.40nm范围内的复合碳分子筛。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下实施例中使用的原料和设备如非特别说明均为市售。

实施例一

一种复合碳分子筛的制备方法，其包括如下步骤：

S100：将沸石和烟煤混合均匀得到原料混合物；其中所述沸石和所述烟煤的质量份数比为10:90；本实施例中用的沸石为天然沸石，烟煤的含硫量为5%~8%；

S200：将所述原料混合物浸渍在氧化石墨烯的水溶液中一定时间后取出干燥得到第一中间产物，浸渍时间为10min；

S300：将所述第一中间产物粉碎至80目得到第二中间产物；

S400：将所述第二中间产物在氮气气氛中进行碳化处理得到第三中间产物。碳化处理的温度为300℃~350℃，碳化时间为30min~40min；

S500：将所述第三中间产物进行活化处理得到第四中间产物，活化处理的温度为800℃~850℃，时间为120min~180min；活化处理采用的活化剂为水蒸气和氧气的混合气体，水蒸气和氧气的体积比为1:1；

S600：采用苯乙烯对所述第四中间产物进行调孔处理，调孔处理的温度为250℃~300℃，时间为10min~15min，即得到所述复合碳分子筛。