[发明专利]一种葛根基互联层次孔径结构多孔活性炭材料的制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种葛根基互联层次孔径结构多孔活性炭材料的制备方法及其应用。本发明的方法包括以下步骤将葛根进行洗净、切片、干燥等预处理，然后采用水热、碳化、活化处理工艺制备出具有互联层次孔径结构的多孔活性炭材料。本发明所得材料具有互联的层次孔径结构，其微孔体积为0.2～0.8m3/g、介孔体积为0.02～0.6m3/g、总孔体积为0.3～1.3m3/g，总比表面积为500～3000m2/g。所制备的材料涉及到电化学储能、吸附分离、催化剂载体、药物载体等领域，尤其适用于应用到超级电容器。本发明采用绿色生物质为碳源、来源广、价格低廉、工艺简单易控制、环境友好、适合规模化生产。

主权项

一种葛根基互联层次孔径结构多孔活性炭材料的制备方法，其特征在于，以植物葛根为碳源，对原料进行预处理，采用水热、碳化、活化得到；其微孔体积为0.2～0.8m3/g、介孔体积为0.02～0.6m3/g、总孔体积为0.3～1.3m3/g，总比表面积为500～3000m2/g；包括如下步骤中的部分或者全部：(1)以葛根粉末为固相、以水为液相、液/固质量比为0.5～20，将葛根粉末与水的混合物置于高压水热反应釜中，其体积填充率为0.2～0.9，将反应釜置于150～300℃下，水热处理8～24h之后冷却到室温，将水热产物洗涤至中性，然后在80～120℃下干燥至恒重，制备出葛根基水热碳焦；(2)将葛根粉末置于高温炉中、在500～1300℃的恒温惰性气氛中进行0.5～12h的碳化处理后随炉冷却到室温，制备出葛根基炭材料；(3)将步骤(1)所得葛根基水热碳焦置于高温炉中、在500～1300℃的恒温惰性气氛中进行0.5～12h的碳化处理后随炉冷却到室温，制备出水热葛根基炭材料；(4)分别将葛根粉末，或葛根水热碳焦，或葛根基炭材料，或水热葛根基炭材料按其与活化剂0.2～10的质量比置于活化剂溶液中，混合均匀后在室温下搅拌1～12h，然后将其在50～120℃温度下烘干、研磨得到均匀混合物，再将混合物置于高温炉在500～1300℃的惰性气氛中进行0.5～12h的高温处理后随炉冷却到室温，取出样品后分别采用酸溶液和蒸馏水将样品洗涤抽滤至中性，最后将其在温度为80～120℃的干燥箱中干燥至恒重，制备出具有互联层次孔径结构的多孔活性炭材料；(5)分别将步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)制备的炭材料置于高温炉中，在200～500℃的恒温活化气氛中热处理0.3～6h后随炉冷却到室温，制备出具有互联层次孔径结构的多孔活性炭材料。