[发明专利]一种改进材料孔隙结构的方法

说明书

本发明公开了一种改进材料孔隙结构的方法，涉及吸附材料领域，包括如下步骤，步骤一：取适量吸附材料至广口不锈钢容器中，所述吸附材料为无机多孔材料或有机多孔材料；步骤二：向不锈钢容器中徐徐缓慢加入液氮后，将不锈钢容器封好盖子，反应时间为液氮加入后至液氮自然蒸发完毕；步骤三：待步骤二中吸附材料自然升温至室温后，重复步骤二操作1‑4次。本发明具有改性成本低，操作简单，设备要求低，能耗低的特点。

技术领域

本发明涉及吸附材料领域，具体涉及一种改进材料孔隙结构的方法。

背景技术

吸附剂是能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。吸附剂一般有以下特点:大的比表面积、适宜的孔结构及表面结构，对吸附质有强烈的吸附能力，一般不与吸附质和介质发生化学反应。

可做吸附剂的吸附材料分为无机多孔材料和有机多孔材料。无机多孔材料如，天然沸石，人工沸石，煤粉灰等，有机多孔材料如各类生物炭(各种原料的生物炭)，各类活性炭(各种原料和形状的生物炭：柱状、颗粒、粉末等)。

按照孔径大小，将多孔材料分为微孔(2.0nm)、介孔(2.0～50nm)和大孔(50.0nm)这三类。微孔材料主要通过固相法、水热法和溶剂热法等方法制备；介孔材料主要采用模板法制备；大孔材料一般是通过乳液聚合法、生物模板法和胶晶模板法进行制备。

多孔材料的改性路径主要分两种，第一种是通过材料前期合成时调整工艺参数得以实现。例如活性炭材料，其活化步骤对调整孔径分布非常关键，添加化学活化剂不同，形成的孔结构也不同，虽然同样都可以获得高达1000m²/g左右的比表面积，但ZnCl₂活化的活性炭中孔比较丰富，而KOH活化的活性炭微孔则较多；该方法缺点是对工艺设备，控制精度和原料成分要求较高，优点是从根本上可解决目标多孔材料的孔隙需求。

第二种是对一些商业或者现有多孔材料进行后期改性，主要有以下几种：

(1)金属盐浸渍法，优点是可以增强或削弱多孔材料表面对特定吸附对象的吸附作用力；缺点是额外引入金属例子，造成二次污染。

(2)超声辅助浸渍法，是在金属盐浸渍法的基础上发展起来的，优点是解决了普通浸渍法中所发生的有效成分团聚以及分布不均匀的现象，使得这些活性金属离子成分具有更小的粒径和更高的分散度，进一步增强或削弱多孔材料表面对特定吸附对象的吸附作用力；缺点是额外增加超声设备，施工难度提高，成本增加。

(3)热氧化法，是针对多孔碳材料表面进行改性的一种简单方法。优点是炭与高温空气接触时，其表面会发生氧化反应，炭表面酸性含氧基团增加，表面活性吸附点位随之增加；缺点是会导致炭材料有严重的质量损失，工艺能耗增加等。

(4)低温等离子体法，主要针对应用热氧化法修饰活性炭时会导致碳材料的质量损失而发展起来的一种表面修饰技术，优点是能够促进固体材料表面发生物理、化学性质的变化，可应用于吸附剂改性、催化剂制备、膜材料表面改性等领域的研究中，适用范围较广；缺点是需要外加电场或辐射等能量供应，才能使气体分子电离成电子、离子、原子、分子和自由基等集合体。

(5)固固离子交换法(分子单层自发分散)，优点是无需能量，利用热力学自发原理，可将金属氧化物和盐类以单层形式最大化(接近其分散阈值)地分散在固体基质表面，对高分散活性组分的负载型催化剂和吸附剂具有重要的意义。缺点是盐与载体的比例要满足假定严密单层覆盖载体表面所需的盐量，因此首先必须确定载体的BET表面积。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术中的不足，提供一种改进材料孔隙结构的方法，具有改性成本低，操作简单，设备要求低，能耗低的特点。

技术方案：

一种改进材料孔隙结构的方法，包括如下步骤：

步骤一：取适量吸附材料至广口不锈钢容器中，所述吸附材料为无机多孔材料或有机多孔材料；