[发明专利]一种粘胶基含氮活性碳纤维材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种粘胶基含氮活性碳纤维材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)前处理

将洁净、干燥的粘胶纤维织物在氯盐溶液中浸泡、干燥；

(2)活化-碳化处理

将步骤(1)所得的粘胶纤维织物在管式炉中升温处理，所述升温处理在氮气氛围下进行；

升至目标温度后，将氮气转换为二氧化碳气体，进行恒温的碳化-活化处理，得到含氮活性碳纤维材料半成品，所述目标温度为700～900℃；

(3)后处理

将步骤(2)中所得含氮活性碳纤维材料半成品用酸溶液浸泡、洗涤，至洗液成中性，然后干燥，得到所述粘胶基含氮活性碳纤维材料；

步骤(2)中，所述碳化-活化处理的时间为60min。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氯盐溶液为质量分数的5wt％的NH₄Cl与质量分数的5wt％的ZnCl₂组成的混合盐溶液。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述浸泡的时间为60min。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为在60℃的温度下干燥240min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述洁净、干燥的粘胶纤维织物为将废旧粘胶纤维织物依次在乙醇、去离子水中超声清洗而后干燥所得。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述升温处理的升温速率为3℃/min。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在升温处理时，所述管式炉中氮气的流速为40mL/min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，在碳化-活化处理时，所述管式炉中二氧化碳的流速为40mL/min。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述酸溶液为浓度为0.1mol/L的HCl溶液。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述酸溶液浸泡的时间为30min。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述干燥为在60℃的温度下干燥240min。

12.采用权利要求1～11中任一项所述的制备方法制得的粘胶基含氮活性碳纤维材料，其特征在于，所述粘胶基含氮活性碳纤维材料的比表面积为609～1159m²/g，总孔体积为0.31～0.54cm³/g，氮的质量含量为4.27～7.43％。

13.根据权利要求12所述的粘胶基含氮活性碳纤维材料，其特征在于，所述粘胶基含氮活性碳纤维材料中，孔径小于1nm的超微孔孔体积占总孔体积的50～65％，孔径小于2nm的微孔孔体积占总孔体积的67～80％。

14.一种如权利要求12或13所述的粘胶基含氮活性碳纤维材料的应用，其特征在于，将所述粘胶基含氮活性碳纤维材料用于CO₂的吸附及CO₂/CH₄的分离。

15.根据权利要求14所述的粘胶基含氮活性碳纤维材料的应用，其特征在于，将所述粘胶基含氮活性碳纤维材料用于CO₂/CH₄的分离时，CO₂/CH₄的选择性系数为3.29～5.48。