[发明专利]一种煤基活性碳纤维、其制备方法和应用

权利要求书

1.一种煤热溶高分子量萃取物的应用，其特征在于，用作制备煤基活性碳纤维；其中，所述煤热溶萃取物与能够进行静电纺丝的聚合物混合后溶于有机溶剂中，依次通过静电纺丝、预氧化和活化后得到所述煤基活性碳纤维；

所述煤热溶萃取物为煤热溶萃取的高分子量萃取物，所述煤热溶萃取的高分子量萃取物的平均分子量不低于400且其固定碳含量不低于40％；

所述的应用，包括如下步骤：

(1)将所述煤热溶萃取的高分子量萃取物与能够进行静电纺丝的聚合物充分混合，并溶解于有机溶剂中制成静电纺丝液；所述煤热溶萃取物与所述聚合物的质量比为1:1～1:5；

(2)步骤(1)所述静电纺丝液经静电纺丝，制成纳米纺丝纤维后经过预氧化，得到预氧化后的纳米纺丝纤维；

(3)对步骤(2)所述预氧化后的纳米纺丝纤维进行碳化和气体活化，得到煤基活性碳纤维；

所述煤热熔萃取物按照如下方法获得：对煤进行热溶萃取处理，将煤分散在热溶剂中，随着温度的升高煤的大分子结构被破坏同时发生脱氧反应，并萃取出煤中的芳香化合物；反应一定时间后根据产物在溶剂中的溶解性进行逐级分离，分别获得高分子量萃取物、低分子量萃取物及热溶萃取残渣；

步骤(3)所述碳化和活化连续进行，具体为：在氮气气氛下以5℃/min～15℃/min的升温速率从室温升至700℃～1000℃，以对所述纳米纺丝纤维进行碳化，到达指定温度后通入活化气体并保温30min～120min以活化所述纳米纺丝纤维；步骤(3)所述活化采用的活化气体为二氧化碳、水蒸气或空气。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述热溶萃取具体为：将所述煤与溶剂混合后升温至250℃～350℃，保温0min～90min后在当前温度下进行过滤得到热溶萃取残渣，并在滤液降至室温后进行真空抽滤，抽滤得到的滤渣即为所述高分子量萃取物，抽滤得到的滤液经蒸发除去残余溶剂后即为所述低分子量萃取物。

3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(1)所述能够进行静电纺丝的聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酰亚胺和聚苯并咪唑中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(2)所述预氧化为在空气或氧气气氛下进行预氧化，所述预氧化的升温程序为：以0.5℃/min～2℃/min的升温速率从室温升至250℃～300℃，并保温0h～2h。