[发明专利]一种中孔炭材料的制作方法

说明书

本发明提供一种中孔炭材料的制作方法，属于材料生产领域，所述中孔炭材料的主要原料包括活性炭，其制作方法是将将活性炭与由聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮及乙醇混合制成的造孔剂于超声波震荡条件下混合浸渍，将其干燥后放入炭化炉中炭化3‑6h，再将所得物质放入硝酸溶液中浸渍5‑6h后，将其干燥、破碎后，于氮气气体保护下于900‑950℃下处理30‑35min，即得到中孔炭材料；这种中孔炭材料的孔隙率高，有较高的比表面积，具备良好的吸附的作用，制作方法安全。

【技术领域】

本发明涉及材料生产技术领域，尤其是一种中孔炭材料的制作方法。

【技术背景】

碳是世界上含量很广的元素，它具有多样的电子轨道特性，导致了其晶体的各向异性和其排列的各向异性，使碳质材料具有各式各样的性质及形态，传统的碳材料包括活性炭、木炭、石墨等；活性炭根据其内部孔径的不同又分为大孔炭、中孔炭和微孔炭，其中大孔炭是指孔径大于50nm的活性炭，微孔炭是指孔径小于2nm的活性炭，而我们熟知的用于处理污水中污染物的活性炭主要为中孔炭，因为中孔是孔径处于2-50nm的孔隙，而溶液中水和离子在进入孔隙中会发生重叠，故微孔过多的活性炭不利于吸附过程进行，大孔过多的活性炭吸附势能低，不利于吸附的进行，因此，中孔炭材料有利于吸附质向孔内扩散，使吸附作用更为稳定、有效。除此之外，中孔炭材料的用途十分广泛，可作为有机电解液超级电容器的电极材料，还可作为催化剂或药物的载体等方面。

目前制作活性炭的方法主要为模板炭化法，该方法一般由模板物质和碳前驱体形成复合物、复合物炭化和脱除模板三个步骤组成。模板法可以从纳米尺度上设计并控制目标材料前驱体的结构，并通过炭化过程使这种微观结构得以保存，从而有效的控制中孔炭材料的孔结构，保证其孔径集中和孔排列的有序性。但是这种方法在调控孔径以及孔径分布上仍存在问题，且制作成本高，难以广泛应用。

【发明内容】

鉴于以上提出的问题，本发明提供了一种中孔炭材料的制作方法，这种中孔炭材料的孔隙率高，有较高的比表面积，孔径分布均匀，具备良好的吸附效果，可应用与吸附、电极材料、电容材料等技术领域。

本发明的技术方案如下：

一种中孔炭材料的制作方法，包括以下步骤：

(1)原料：制作中孔炭材料的主要原料包括活性炭，所述活性炭的制备方法是将半焦、椰壳混合，将混合物放入粉碎机中粉碎至粒度小于1mm，得到混合物a；将混合物a放入质量浓度为5-8％的磷酸溶液中浸渍5-8h，用水洗至中性，干燥后于氮气气氛下进行炭化，所述炭化温度为600-850℃，炭化时间为5-6h，制得活性炭；

(2)浸渍：将步骤(1)所述活性炭与造孔剂混合，于超声波震荡条件下浸渍2-4h后，于80-105℃下干燥10-12h，取出备用；其中，所述造孔剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮及乙醇；

(3)炭化：将步骤(2)干燥后的物质放入炭化炉中，以7-9℃/min的升温速率升温至750-850℃，并于温度为750-850℃炭化3-6h，取出、冷却至常温备用；

(4)二次浸渍：将步骤(3)所得物质放入其总质量4-5倍的溶剂中浸渍5-6h后，过滤，再于105℃条件下干燥8-10h；其中，所述溶剂为质量浓度为6-8％的硝酸溶液；

(5)二次炭化：将步骤(4)所得物质破碎至粒度为0.25-0.3mm，再将破碎后的粉末于氮气气体保护下，以3-5℃/min的升温速率升温至900-950℃，并于温度为900-950℃保温30-35min，取出冷却后，即得到中孔炭材料。

进一步地，在步骤(1)中，所述半焦与椰壳的质量比为5-6:1。

进一步地，在步骤(2)中，所述造孔剂是由聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮及乙醇按照3-5:4-6:1:10-15的质量比混合制成。