[发明专利]一种铜掺杂活性炭复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铜掺杂活性炭复合材料及其制备方法，所述复合材料包括掺杂元素铜和石油焦基活性炭。所述制备方法包括以下内容：（1）将含铜前驱体化合物、石油焦及活化剂混合，混合均匀后活化；（2）将步骤（1）所得样品进行洗涤、干燥，即得复合材料。本发明方法制备的铜掺杂活性炭复合材料中，活性金属铜以还原态高度分散于活性炭表面，与活性炭的结合作用较强，不会出现金属脱落的问题，并且制备方法简单易行。

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种负载型高分散铜基材料及其制备方法，特别是涉及一种以活性炭为载体的高分散铜基材料及其制备方法。

背景技术

活性炭的孔结构发达、表面积大、具有吸附能力强、力学强度高和再生方便等特点，被广泛应用于工农业生产、医药卫生、能源存储、环境保护等领域，是一种备受关注的环境友好材料。同时，活性炭的化学性质稳定，耐酸、碱、高温和高压，这些性质使活性炭成为催化领域优良的催化剂载体之一。

活性炭作为一种良好的吸附剂以及催化剂载体，越来越多的被用于负载各种金属，通过金属改性后的活性炭，吸附性能和催化性能都会得到很大的提高。将金属引入活性炭的方法大多采用浸渍法，即利用活性炭的吸附性能将原液吸附进入活性炭孔道内，经过后续的烘干、煅烧处理后，在活性炭的表面和孔道内部形成金属富集位点，并进而形成催化反应的活性位点。

CN104549273A提供了一种负载金属氧化物的活性炭催化剂及其制备方法，先用强酸将金属氧化物溶解成酸性溶液，再用上述酸性溶液浸泡活性炭载体，使金属离子吸附到活性炭的孔隙中，然后用碱性溶液浸泡上述活性炭，使活性炭孔隙中的金属离子转化成不稳定固体金属氢氧化物，最后将上述活性炭催化剂晾干，送进加热炉中高温焙烧，使活性炭孔隙中金属氢氧化物转化为稳定的固体金属氧化物得到负载金属氧化物的活性炭催化剂。但是所得活性炭中金属含量低，而且操作过程复杂，不宜扩大生产。

CN101085424A提供了一种消除有害物质的过渡金属改性活性炭制备方法，取铜、亚铁和镍的水溶性盐分别配置成水溶液，将50-80目的活性炭先后加入上述三种水溶液中浸渍、100-120℃烘干1-2小时，然后在惰性气氛中于300-500℃焙烧4-5小时，冷却得过渡金属改性活性炭。但是所得活性炭中金属分布不均一、含量低，活性炭吸附能力低。

CN103803545A提供了一种利用化学络合过程制备铜金属掺杂活性炭的方法，以聚丙烯腈共聚物为原材料，用盐酸羟胺对其腈基基团进行官能化，得到含有大量氨基和羟基基团的产物，然后再与铜离子水溶液进行化学络合，得到铜掺杂聚丙烯腈，选用氢氧化钾为活化剂，在不同条件下对铜掺杂聚丙烯腈进行活化，得到铜掺杂活性炭。所得活性炭中金属含量低，操作过程复杂，而且存在有机试剂污染。

CN104941613A介绍了一种负载花状氧化铜的制备方法，利用活性炭的吸附性能将活性物质沉积到负载活性炭上，利用水热反应的方法进行晶型重构，进而形成了具有特殊形貌的活性炭负载催化剂。但金属和载体活性炭之间的结合力仅靠范德华力作用，容易脱落，造成活性下降。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种铜掺杂活性炭复合材料及其制备方法，所述复合材料以石油焦基活性炭为载体，铜高度分散在石油焦基活性炭中，所述复合材料制备方法简单，生产成本低，环境污染小。

本发明第一方面提供了一种铜掺杂活性炭复合材料，所述复合材料包括掺杂元素铜和石油焦基活性炭，其中，以所述复合材料的重量为基准，Cu的含量为1%～30%，优选为5%～20%，石油焦基活性炭的含量为71%～98%，优选为81%～94%。

本发明所述的铜掺杂活性炭复合材料中，所述石油焦基活性炭是以炼油过程中的副产品石油焦为原料，采用化学活化方法制备的活性炭。

本发明所述的铜掺杂活性炭复合材料中，所述铜掺杂活性炭复合材料比表面为700～2800m²/g，优选为1200～2500m²/g。