[发明专利]孔径可控的球形活性炭的制备方法及其产物和用途

权利要求书

1.一种孔径可控的球形活性炭的制备方法，包括如下步骤：

1）将球形聚合物或球形含碳生物质材料碳化；

所述球形聚合物是经磺化的聚合物或未经磺化的聚合物；当使用未经磺化的聚合物时，在碳化步骤之前进行磺化和/或碳化过程中原位进行磺化；

所述磺化是将未经磺化的聚合物与磺化剂接触进行；所述磺化剂选自硫酸、发烟硫酸、SO₃中的一种或多种的混合物；

未经磺化的球形聚合物与磺化剂的总重量比是1:1~1:1.5；

当在碳化步骤之前进行磺化时，磺化步骤的温度为80-150℃；

所述磺化是在惰性气体气氛下进行的，所述惰性气体选自氮气、氦气、氩气中的一种或多种的混合物；

步骤1）的碳化在惰性气氛或者在惰性气体和氧气的混合气氛下进行；所述的氧气选自含氧气的气氛，或者选自空气；

所述碳化在2个或更多个温度区域依次进行，所述温度区域的温度彼此不相同；或者，碳化在梯度上升的温度下进行；

所述碳化在不同温度区域内具有相同或不同的升温速率，和相同或不同的保温时间；其中，在第一温度区域碳化，然后进入第二温度区域碳化；第一温度区域的温度是150~400℃；第二温度区域的温度是550~600℃；

所述碳化时间为2-6小时；

当碳化在惰性气体和氧气的混合气氛下进行时，混合气氛中氧气的体积百分比为1-5%；

当碳化在惰性气体和空气的混合气氛下进行时，混合气氛中惰性气体和空气的体积比为8:1-12:1；

2）将步骤1）得到的产物在含有惰性气体和水蒸气的气氛中进行第一次活化反应；且所述第一活化步骤的气氛不包含CO₂、氧气和氨；

步骤2）的第一次活化处理的温度为850-950℃；步骤2）的第一次活化处理的时间为6-12小时；所述惰性气体选自氮气、氦气或氩气中的至少一种；

所述惰性气体和水蒸气的体积比3:1~5:1；

3）将步骤2）得到的产物在含有惰性气体、水蒸气和二氧化碳的气氛中进行第二次活化反应，

制备得到孔径在3-8nm范围内的球形活性炭；

步骤3）的第二次活化处理的温度为850-950℃；步骤3）的第二次活化处理的时间为3-8小时；

所述惰性气体、水蒸气和二氧化碳的体积比为（1-6）：1：（0.3-1）。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤1）中，所述含碳生物质材料选自果壳、椰壳、蔗渣或木材。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤1）中，所述聚合物可以通过将单体、引发剂混合进行聚合反应制备。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，当在碳化步骤之前进行磺化时，碳化步骤的起始温度等于或高于磺化温度的终结温度。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述碳化在不同温度区域内具有相同或不同的碳化气氛。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，第一温度区域的碳化是在惰性气体和氧气的混合气氛下进行，混合气氛中氧气的体积百分比为1-5%；第二温度区域的碳化是在惰性气体气氛下进行。