[发明专利]一种钟乳石状大孔活性炭的制备方法

说明书

本发明公开了一种钟乳石状大孔活性炭的制备方法，包括以下步骤：将活化活性炭前驱体球磨15min～2h，压制成片状，在其两侧设置导热基底，使其处于两片导热基底之间；将高温自引燃剂压制成片状后，置于上述导热基底无活化活性炭前驱体的侧面上；将低温助燃剂压制成片状后，置于上述高温自引燃剂的外侧面上，活化活性炭前驱体、高温自引燃剂、低温助燃剂与导热基底制成夹心结构；将上述夹心结构置于密闭的氩气、氮气或真空氛围中加热至120℃～200℃，冷却至室温后得到钟乳石状大孔活性炭。本发明将传统的活化环境温度从800℃以上降低至120℃～200℃，缩短了活化时间，具有效率高、安全性高、能耗低、活性炭形貌好的优点。

技术领域

本发明属于活性炭材料技术领域，尤其涉及一种钟乳石状大孔活性炭的制备方法。

背景技术

由于活性炭具有高比表面积、低成本、化学稳定性和热稳定性高以及电导率较高等优点。虽然常规活性炭具有超过2000m²/g的比表面积，但实际利用率并不高，原因在于现有的工艺条件制备的多孔活性炭材料无法避免孔径为2nm以下微孔的形成，而理想的多孔炭材料的小孔直径一般要大于2nm才可有效的形成双电层或用于材料生长。因此，需要采用化学活化的方法提高比表面积并控制微孔直径，使其直径大于2nm。

传统的活性炭的化学活化过程通常使用管式炉或气氛炉，通氮气或氩气保护，先进行350℃预烧1.5h～3h，然后在800℃以上活化1h～3h，活化所需的时间比较长，整个活化过程与升温过程，至少需要的时间为4h，导致能源及保护气体的消耗比较高。因此，如何降低能耗及时间成本，是高比面积、高比电容活性炭大规模商业应用的关键。

目前，关于活性炭制备的专利有一些，例如：专利申请CN107973296A，公开了一种大孔径活性炭及其制备方法，权力要求1公开了一下步骤：步骤1、粉碎活性炭原料，将所述原料浸泡于乙醇溶液中，所述乙醇溶液中还加入氢氧化物为扩孔剂，经过超声波振荡后，水洗涤烘干得预处理活性炭；步骤2、所述预处理活性炭加入表面活性剂在80-100℃温度下浸渍7-9h，间隔2-3h搅拌，使其混合均匀；步骤3、在氮气保护下加热2-4小时，加热温度为300-500度，得预处理活性炭，后将氮气切换成水蒸气和二氧化碳的混合气体，在700-800度活化时间1-3小时，得到大孔径活性炭；有益效果：首先，本发明采用物理和化学方法同时作用进行扩孔；其次，活化过程中采用二氧化碳和水蒸气的混合气体进行物理活化，在二者的协同作用下拓宽了活性炭的孔径。

专利申请CN107226470A，公开了一种无粘接剂孔隙可调的大孔生物活性炭制备方法，包括如下步骤：(1)原材料选取竹子，碎屑粉碎，并筛分，取竹屑80±5目，含水率在8±0.5％；(2)按照压缩比在1:5至1:10压块造粒，所述压缩比是指直径/长度；(3)炭化处理：炭化温度在450-700℃，炭化时间为0.5-2.5h；(4)活化反应：活化温度在700-1000℃，活化时间为1-3.5h。

专利申请CN107140635A，包括以下步骤：(1)原材料选取竹子，碎屑粉碎，并筛分，取竹屑80±5目，含水率在8±0.5％；(2)添加粘接剂，粘接剂用量为竹屑5-35％(重量)，混合均匀；(3)按照压缩比在1:5至1:10压块造粒；压缩比是指直径/长度；(4)炭化处理：炭化温度在450-700℃，炭化时间为0.5-2.5h；(5)活化反应：活化温度在700-1000℃，活化时间为1-3.5h。

上述公开的关于活性炭制备方法中，活化反应温度均在700℃以上，活化时间为1～3h，活化温度较高，活化所需的时间较长，这会导致能源及保护气体的消耗比较高。因此，研发出一种便捷的、低能耗、且快速制备大孔活性炭的制备方法尤为重要。

发明内容