[发明专利]一种球形碳材料及其制备方法

说明书

本申请公开了一种球形碳材料及其制备方法，将生物质材料和表面活性剂在球形树脂中发生原位聚合反应得到。制备上述球形碳材料的方法反应条件温和、制备过程简单，且具有一定的普适性。

技术领域

本申请涉及材料技术领域，具体地涉及一种球形碳材料及其制备方法。

背景技术

球形碳材料具有丰富的孔隙结构和较高的比表面积，与传统活性炭材料相比具有高流动性，对气体和液体的流体阻力小；强度高，使用过程中不掉屑；小颗粒球形碳材料具有高填充性。可将球形碳材料用作催化剂载体，应用前景优良。

球形碳材料的合成方法主要有化学气相沉积法、模板法、溶剂热法、超声法、电弧发电法和热解金属有机化合物法，这些方法合成球形碳材料都存在一定的不足，例如反应条件苛刻，过程复杂，所得球形碳表面粗糙等。因此发展温和、简单的方法制备球形碳，以改良传统制备方法的不足之处，具有重要的应用价值和应用前景。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种球形碳材料的制备方法，该方法使用可再生的生物质材料在球形树脂孔内发生原位聚合反应，反应条件温和，过程简单。

本申请提供了一种球形碳材料，在表面活性剂存在的条件下，将生物质材料在球形树脂中发生原位聚合反应得到。

可选地，生物质材料在球形树脂的孔内发生原位聚合反应。

可选地，所述球形树脂包括聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯球形树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂、聚酰胺改性酚醛树脂、聚苯乙烯和二乙烯苯交联树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种。

可选地，所述生物质材料包括葡萄糖、果糖、蔗糖、山梨糖、5-羟甲基糠醛中的一种或几种。

可选地，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基甜菜碱、十二烷基葡萄糖苷、环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物中的一种或几种。

本申请还提供了一种制备上述球形碳材料的制备方法，所述方法至少包括：将含有生物质材料和球形树脂的混合物，在面活性剂存在的条件下，经过水热处理，发生原位聚合反应，之后煅烧，即可得到球形碳材料。

可选地，所述水热处理的条件为：反应温度为100～200℃；反应时间为5～48h。

优选地，所述水热处理的条件为：反应温度为120～180℃；反应时间为12～24h。

可选地，所述生物质材料、表面活性剂和球形树脂的质量比为0.1～0.5：0.02～0.2：1～10。

优选地，所述生物质材料、表面活性剂和球形树脂的质量比为0.1～0.4：0.03～0.1：1～5。

可选地，将含有生物质材料的溶液与球形树脂分散液进行混合，即可得到所述混合物。

具体地，本申请中所述表面活性剂的作用是增加球形树脂表面的孔道，便于生物质材料在球形树脂的孔内发生原位催化脱水聚合反应。

可选地，进行原位聚合反应步骤后，还包括干燥、离心、真空干燥步骤。

可选地，上述干燥的时间为6～48h；干燥温度为100～200℃。

可选地，所述生物质材料在所述溶液中的质量浓度为0.1～10wt％；所述球形树脂分散液中的固含量为0.05～50％；所述固含量为球形树脂的质量百分含量。

可选地，所述溶剂包括水、甲醇、乙醇、二甲基亚砜中的一种或几种。

可选地，所述混合物的PH为1～14。

优选地，所述混合物的PH为5～12。