[发明专利]一种低温大规模制备三维有序微孔碳方法

权利要求书

1.一种低温大规模制备三维有序微孔碳方法，其特征在于，包括金属离子交换、化学沉积、石墨化处理和三维有序微孔碳释放的步骤，具体操作步骤如下：

1）金属离子交换，将金属盐溶液与沸石模板粉末混合减压搅拌，形成金属离子交换沸石，具体为：取沸石分散在100~2000mL浓度为0.1~0.5mol/L的金属盐溶液中，将混合溶液在60~80℃的水浴中减压搅拌3~6小时，重复上述离子交换过程2~4次，过滤并用去离子水多次洗涤，将固体产物在80~120℃真空干燥12~24小时后，在550~580℃的空气氛围中煅烧4~8小时后自然冷却至室温，得金属离子交换沸石；

2）化学气相沉积，将含有有机前体的气体引入金属离子交换沸石中，形成碳-沸石复合物，具体为：将金属离子交换沸石置于反应器中，再把反应器置入炭化炉中，在非反应气体中室温排除空气1~2小时，之后以5~10℃/min的加热速率分别加热至200~700℃的化学气相沉积温度后，将含有有机前体的气体通过反应器1~8小时，得到碳-沸石复合物；

3）石墨化处理，将非反应气体引入并保持在碳-沸石复合物中，形成石墨化碳-沸石复合物，具体为：保持石墨化温度900~1000℃，在非反应气体中保持1~2小时，冷却至室温后，得到石墨化碳-沸石复合物；

4）三维有序微孔碳释放，向石墨化碳-沸石复合物中加入酸性水溶液，释放出三维有序微孔碳，所述三维有序微孔碳是沸石的反向复制物，其比表面积为2000~2700m²/g，孔体积为1.00~1.30cm³/g。

2.根据权利要求1所述的一种低温大规模制备三维有序微孔碳方法，其特征在于，所述金属盐为硝酸钴、氯化钴、硫酸钴中的任一种或任两种以上组合。

3.根据权利要求1所述的一种低温大规模制备三维有序微孔碳方法，所述含有机前体的气体为乙炔、乙烯、丙烯、甲烷、乙腈中的任一种与氦、氩、氮中的任一种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种低温大规模制备三维有序微孔碳方法，其特征在于，所述非反应气体为氦、氩、氮中的任一种或任两种以上组合。

5.根据权利要求3所述的一种低温大规模制备三维有序微孔碳方法，其特征在于，所述含有机前体的气体优选为乙炔+氩气混合气，其中按体积百分比计，乙炔为10~50%、氩气为90~50%。

6.根据权利要求1所述的一种低温大规模制备三维有序微孔碳方法，其特征在于，所述酸性水溶液为氢氟酸和/或盐酸水溶液。

7.根据权利要求1任一项所述的一种低温大规模制备三维有序微孔碳方法，其特征在于，所述沸石模板为FAU、EMT、BEA沸石中的任一种。

8.根据权利要求5中所述的一种低温大规模制备三维有序微孔碳方法，其特征在于，所述乙炔+氩气混合气中，按体积百分比计优选为，乙炔为30~40%、氩气为60~70%。

9.根据权利要求6所述的一种低温大规模制备三维有序微孔碳方法，其特征在于，所述酸性水溶液的浓度为3~5mol/L。