[发明专利]一种高吸附性能材料的制备方法、产品及应用

说明书

本发明公开了一种高吸附性能材料的制备方法、产品及应用，其中制备方法包括以下步骤：制备碳源、研磨焙烧、碱浸、活化焙烧、水洗、酸处理脱金属、洗涤干燥；实现具有较大比表面积，且有序介孔、微孔在同一碳材料体系中的构筑，具有微孔及介孔两种类型孔道分布,材料既有微孔材料高水热稳定性又有介孔材料大孔径的孔道优势,即可用于吸附石化行业小分子有机废气又可用于吸附大分子物质。本发明制备了一种高吸附性能、多级孔道复合材料的同时，提供了对煤重油共炼尾渣的回收再利用的方法。

技术领域

本发明涉及碳材料制备方法技术领域,具体地说,涉及一种高吸附性能材料的制备方法、产品及应用。

背景技术

我国煤炭资源丰富，根据自然资源部编制发布的《中国矿产资源报告2019》显示，截止到2018年底，我国煤炭查明资源储量为17085.73亿吨，能源结构以煤炭为主，但利用方式粗放；我国大部分的煤炭消耗用于直接燃烧发电、炼钢以及供暖等方面，煤炭直接燃烧的方式能量利用率低，且燃烧后产生大量粉尘和有害气体，会对环境造成严重影响。通过化学加工的方式，将煤炭转化为附加值更高的轻质油品，可以减少环境污染，解决原油短缺问题，降低我国对外部石油资源的依存度。煤/重油加氢共处理技术是由煤直接液化发展而来的第三代煤直接液化技术，将煤的液化与重油轻质化相结合，使煤和重油同时转化为轻质燃料，实现了煤和重油的合理利用。

煤/重油加氢共处理技术可获得较高的煤转化率，但产物组分偏重，轻质油品收率较低，会产生大量的加氢尾渣；尾渣的主要组分是减压馏分油，同时包含未转化的煤、煤中全部灰分、渣油中重金属与杂质、缩聚生成的焦炭等，组分较重，性质较差。

微孔碳材料具有较多的孔道和较大比表面积，广泛运用于气体吸附领域，介孔碳材料具有高水热稳定性、强疏水性及亲有机物等性质,广泛应用于催化、分离领域。此外,它们在超级电容器、燃料电池、及储氢等方面也引起广泛关注。

中国专利文献CN111807344A公开了一种基于煤/重油加氢共炼残渣的掺杂多孔碳及其应用，其制备方法包括如下步骤：(1)将煤/重油加氢共炼残渣、硫脲、去离子水加入反应釜进行水热活化；(2)将水热活化产物离心分离、洗涤干燥并研磨，得到富N/S前驱体；(3)将富N/S前驱体和氢氧化钾混合研磨均匀，得到混合物粉末；(4)将混合物粉末置于磁舟并放入管式炉，在惰性气体下进行高温活化；(5)将高温活化产物酸洗、干燥、研磨即得掺杂多孔碳。该发明在步骤(1)中加入了硫脲、去离子水进行水热活化，然后再将水热活化产物离心分离，得到富N/S前驱体。在制备流程上略为复杂。且该发明主要解决现有的基于煤/重油加氢共炼残渣制备的氧还原反应催化剂催化性能差的问题，而制备的催化剂材料。从而需要在煤/重油加氢共炼残渣自生杂原子的基础上，进一步提高N/S共掺杂量，并充分利用其中的金属物种构建更多的ORR催化中心。

但是，发明人发现，实质上可以不用制备富N/S前驱体，可以不用考虑N/S共掺杂量。在应用上，可以以煤/重油加氢共炼尾渣为碳源合成的碳材料，其孔结构以微/介复合形式存在，此种孔结构能应用于对挥发性有机气体的吸附中。

发明内容

有鉴于此，为解决上述技术问题，本发明的目的在于提出一种高吸附性能材料的制备方法、产品及应用，制备方法中不用制备富N/S前驱体，不考虑N/S共掺杂量，其制备出的材料仍具有较大比表面积，该制备出的材料是有微孔材料的高水热稳定性及介孔材料的孔道多样性的微介复合孔道活性炭，并具有较好的吸附性应用。

所采用的技术方案为：

本发明的一种高吸附性能材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.制备碳源：将煤/重油加氢共炼尾渣放入研钵研磨，作为碳源；

S2.研磨焙烧：将步骤S1得到的尾渣粉末放入管式炉中进行预炭化焙烧，所得产物为无定形碳类物质；

S3.碱浸：在步骤S2得到的焙烧产物中加入强碱，加入去离子水和乙醇，使之充分混合，得到的产物放入鼓风烘箱中干燥，干燥后放入研钵研磨；