[发明专利]一种高比表面积介孔石墨化活性炭载体

说明书

本发明公开了一种高比表面积介孔石墨化活性炭载体，石墨化度为0.3~2（I_G/I_D），介孔比表面积700 m²g^‑1~1300 m²g^‑1，介孔孔容0.6 cm³g^‑1~0.95 cm³g^‑1，介孔孔径2 nm~10 nm，微孔孔容0 cm³g^‑1~0.015 cm³g^‑1，介孔率为98~100%，平均孔径为3.5 nm~4.0 nm，堆密度为0.4~0.55 g/mL，本发明提供的该种活性炭载体，由于其富有高比表面的同时，且含有高比例的介孔，满足了负载型催化剂对载体孔道的要求，具有重要的工业应用前景。

技术领域

本发明属于石墨化活性炭材料的制备领域，具体涉及一种高比表面积介孔石墨化活性炭载体。

技术背景

钌基氨合成催化剂作为一种负载型催化剂，那么载体与催化剂之间的相互作用对催化剂的活性有着直接的影响，活性炭的高表面、丰富的孔结构以及传输电子的能力，完全符合钌催化剂对载体的一些硬性要求。

目前，活性炭负载型催化剂要求炭载体有较高介孔微孔比例，以达到金属粒子的高分散的目的。现有工业所用活性炭是经过高温石墨化，以及后续处理所得高比表面炭载体，但普遍含有较多微孔。根据目前专利报道，专利CN 105645374 A 公开了一种大介孔炭载体材料，但制备过程复杂，比表面积较小，同时孔径过大，载体的强度较低，难以满足负载型炭载体对载体的高强度要求。专利CN 1382527 A和CN 101579627 A都公开了一种将高温石墨化活性炭经扩孔处理，以恢复高比表面和孔容的方法，该方法在石墨化活性炭中通入含氧混合气，在长时间下处理得到高比表面活性炭，但由于其条件为单一含氧气体，无其它对孔结构修饰条件，在负载型催化剂制备中微孔内的活性组分难以起到作用。因此，发明一种介孔石墨化炭载体显得尤为重要而有意义。

发明内容

本发明的目的在于解决现有工业活性炭虽富有高比表面但微孔偏多造成孔结构浪费、贵金属负载堆积等炭载体孔道利用率偏小，以及工业上扩孔工序生产过程耗能耗时等缺点，提供一种高比表面积介孔石墨化活性炭载体。该炭载体在比表面达到1000cm²g^-1左右时，孔径在2.0nm~10.0nm，平均孔径为3.5nm~4.0nm，介孔率为98%~100%。本发明炭载体所具有的孔结构完全符合合成氨气体的扩散，同时符合负载型炭载体化剂粒子的分布，在保证高比表面的同时，增加了炭载体孔道的利用率。

发明人通过对活性炭微孔结构的研究，发现现有活性炭载体中载体微孔所占比例偏大，导致孔结构浪费、贵金属负载堆积等炭载体孔道利用率偏小，本发明通过加扩孔剂以及调整气氛气体组成，可有效可控的控制介孔的形成，减少微孔的产生，增加了炭载体孔道的利用率。

该方法能为实现上述炭载体结构，本发明炭载体制备过程如下：

（1）取石墨化活性炭用去离子水洗，烘干；

（2）取扩孔剂中的一种或多种，通过等体积浸渍法负载于1）中炭载体上；

（3）将负载后的石墨化活性炭置于气氛炉中，气氛气体组成为：空气或者空气和水蒸气，流量控制在20mL/s~80mL/s，在400℃~550℃中处理0.5 h~15 h；

（4）用去离子水浸泡洗涤60℃~130℃干燥，可得一种高比表面积介孔石墨化活性炭载体。

上述方案中，采用空气和水蒸气处理，可以有效控制介孔的形成，减少微孔的产生。

现有技术中采用水蒸气和氮气进行组合，但是是针对载体不稳定问题的。发明人也试验了采用水蒸气和氮气的组合，对微孔的减少并没有效果。