CN103880005B - 一种富含中孔活性炭的制备方法 - Google Patents

一种富含中孔活性炭的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103880005B
CN103880005B CN201410092280.3A CN201410092280A CN103880005B CN 103880005 B CN103880005 B CN 103880005B CN 201410092280 A CN201410092280 A CN 201410092280A CN 103880005 B CN103880005 B CN 103880005B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rich
mesopore
performed polymer
activated carbon
solidification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410092280.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103880005A (zh
Inventor
刘军
张涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHANGZHOU ZHONGKE HAINA CARBON TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
CHANGZHOU ZHONGKE HAINA CARBON TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHANGZHOU ZHONGKE HAINA CARBON TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical CHANGZHOU ZHONGKE HAINA CARBON TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201410092280.3A priority Critical patent/CN103880005B/zh
Publication of CN103880005A publication Critical patent/CN103880005A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103880005B publication Critical patent/CN103880005B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明涉及多孔炭的制备领域，具体涉及一种富含中孔活性炭的制备方法，将酚醛树脂预聚体和聚氨酯预聚体按质量比1:0.5—5混合，在室温下搅拌均匀；将上述混合液置入烘箱中在90-105℃干燥1-3小时使之固化，之后自然冷却到室温；固化的共混聚合物为炭前驱体，在炭化炉中氮气保护下以0.5-5℃/min的升温速率加热到600-1000℃后，恒温0.5-3小时，然后自然冷却即得富含中孔的活性炭。采用本发明方法制备富含中孔活性炭的工艺简单，环境友好，成本低廉，用该方法制得的活性炭具有中孔丰富，比表面积高的优点。

Description

一种富含中孔活性炭的制备方法
技术领域
本发明涉及多孔炭的制备领域，具体涉及一种富含中孔活性炭的制备方法。
背景技术
活性炭具有较大的孔容、较高的比表面积、足够的化学稳定性和优异的耐酸碱等性能，在能量储存、催化剂载体、气相吸附及溶剂回收等方面得到了广泛的应用。随着科学技术的发展，富含中孔的活性炭在中分子吸附及储能等领域具有更为广阔的应用前景。活性炭中孔结构的调控方法主要包括深度物理活化、化学活化、催化活化、模板、溶胶凝胶等方法。
(1)深度物理活化法，通常采用水蒸气活化炭前躯体，虽然能够制备中孔炭，但中孔炭的孔径较小，而且中孔的比例低。
(2)化学活化法，采用KOH、NaOH或磷酸等强酸碱性物质与炭前躯体发生反应制备中孔炭。该方法制备的中孔炭具有较高的比表面积，原料利用率高，然而活化剂的成本较高，对设备具有强腐蚀性，能耗也较大。
(3)催化活化法，主要是利用过渡金属的催化作用制备中孔炭。此方法的优点是可以通过调控过渡金属的种类及含量控制孔结构。但过渡金属在炭前躯体中容易团聚，导致产生大量的大孔。同时除掉金属氧化物需要盐酸处理，工艺相对复杂。
(4)溶胶凝胶法，是以间苯二酚-甲醛为原料，经过溶胶、凝胶，超临界干燥和炭化过程制备而成。其优点是可以在分子和纳米尺度上进行结构调控。缺点是需要超临界干燥，设备昂贵且工艺复杂。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种工艺简单、环境友好、成本低、富含中孔的活性炭的制备方法。
实现本发明的技术方案如下：
一种富含中孔活性炭的制备方法，包括如下步骤：
（1）将酚醛树脂预聚体和聚氨酯预聚体按质量比1:0.5—5混合，在室温下搅拌均匀；
（2）将上述混合液置入烘箱中在90-105℃干燥1-3小时使之固化，之后自然冷却到室温；
（3）步骤（2）中固化的共混聚合物为炭前驱体，在炭化炉中氮气保护下以0.5-5℃/min的升温速率加热到600-1000℃后，恒温0.5-3小时，然后自然冷却即得富含中孔的活性炭。
所述酚醛树脂预聚体为热固性酚醛树脂预聚体。
所述热固性酚醛树脂预聚体的分子量在500-800之间。
所述的聚氨酯预聚体是端羟基聚氨酯预聚体、端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的其中一种或两种的组合。
本发明是以酚醛树脂预聚体为炭前躯体，聚氨酯预聚体为模板剂，将以上两者搅拌均匀后在一定温度下固化。随后将固化物经高温炭化后制备富含中孔的活性炭。其原理在于聚氨酯预聚体含有丰富的端羟基或端羧基，能够与酚醛树脂预聚体中的酚羟基产生氢键作用。在高温炭化过程中，基于聚氨酯柔性链锻的分解，产生大量的中孔，最终形成富含中孔的活性炭。
本发明具有如下优点：
本方法工艺路线简单，环境友好，成本低廉。
本方法制备的活性炭中孔极为丰富，比表面积高。
具体实施方式
实施例1：
将热固性酚醛树脂预聚体（分子量为500）和端羟基聚氨酯预聚体按质量比1:0.5混合，在室温下搅拌均匀。然后将上述混合液置入烘箱中在90℃干燥3小时使之固化，之后自然冷却到室温。以上述固化的共混聚合物为炭前驱体，在炭化炉中氮气保护下以0.5℃/min的升温速率加热到600℃后，恒温0.5小时，自然冷却即得富含中孔的活性炭，制备出的活性炭中孔率为63%，比表面积为810m2/g。
实施例2：
将热固性酚醛树脂预聚体（分子量为600）和端羟基聚氨酯预聚体按质量比1:2混合，在室温下搅拌均匀。然后将上述混合液置入烘箱中在95℃干燥2小时使之固化，之后自然冷却到室温。以上述固化的共混聚合物为炭前驱体，在炭化炉中氮气保护下以1℃/min的升温速率加热到700℃后，恒温1小时，自然冷却即得富含中孔的活性炭，制备出的活性炭中孔率为74%，比表面积为930m2/g。
实施例3：
将热固性酚醛树脂预聚体（分子量为700）和端羟基聚氨酯预聚体按质量比1:4混合，在室温下搅拌均匀。然后将上述混合液置入烘箱中在100℃干燥1小时使之固化，之后自然冷却到室温。以上述固化的共混聚合物为炭前驱体，在炭化炉中氮气保护下以5℃/min的升温速率加热到1000℃后，恒温1小时，自然冷却即得富含中孔的活性炭，制备出的活性炭中孔率为82%，比表面积为1110m2/g。
实施例4：
将热固性酚醛树脂预聚体（分子量为800）和端羟基聚氨酯预聚体按质量比1:5混合，在室温下搅拌均匀。然后将上述混合液置入烘箱中在105℃干燥1小时使之固化，之后自然冷却到室温。以上述固化的共混聚合物为炭前驱体，在炭化炉中氮气保护下以3℃/min的升温速率加热到800℃后，恒温3小时，自然冷却即得富含中孔的活性炭，制备出的活性炭中孔率为85%，比表面积为1240m2/g。
实施例5：
将热固性酚醛树脂预聚体（分子量为600）和端异氰酸酯基聚氨酯预聚体按质量比1:3混合，在室温下搅拌均匀。然后将上述混合液置入烘箱中在100℃干燥2小时使之固化，之后自然冷却到室温。以上述固化的共混聚合物为炭前驱体，在炭化炉中氮气保护下以2℃/min的升温速率加热到900℃后，恒温1小时，自然冷却即得富含中孔的活性炭，制备出的活性炭中孔率为80%，比表面积为1020m2/g。
实施例6：
将热固性酚醛树脂预聚体（分子量为800）和端异氰酸酯基聚氨酯预聚体按质量比1:5混合，在室温下搅拌均匀。然后将上述混合液置入烘箱中在105℃干燥3小时使之固化，之后自然冷却到室温。以上述固化的共混聚合物为炭前驱体，在炭化炉中氮气保护下以3℃/min的升温速率加热到800℃后，恒温2小时，自然冷却即得富含中孔的活性炭，制备出的活性炭中孔率为86%，比表面积为1205m2/g。
实施例7：
将热固性酚醛树脂预聚体（分子量为500）、端羟基聚氨酯预聚体和端异氰酸酯基聚氨酯预聚体按质量比1:1.5:1.5混合，在室温下搅拌均匀。然后将上述混合液置入烘箱中在95℃干燥3小时使之固化，之后自然冷却到室温。以上述固化的共混聚合物为炭前驱体，在炭化炉中氮气保护下以0.5℃/min的升温速率加热到900℃后，恒温3小时，自然冷却即得富含中孔的活性炭，制备出的活性炭中孔率为86%，比表面积为910m2/g。
实施例8：
将热固性酚醛树脂预聚体（分子量为700）、端羟基聚氨酯预聚体和端异氰酸酯基聚氨酯预聚体按质量比1:3:2混合，在室温下搅拌均匀。然后将上述混合液置入烘箱中在100℃干燥1小时使之固化，之后自然冷却到室温。以上述固化的共混聚合物为炭前驱体，在炭化炉中氮气保护下以2℃/min的升温速率加热到1000℃后，恒温2小时，自然冷却即得富含中孔的活性炭，制备出的活性炭中孔率为89%，比表面积为1310m2/g。

Claims (2)

1.一种富含中孔活性炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将酚醛树脂预聚体和聚氨酯预聚体按质量比1:0.5—5混合，在室温下搅拌均匀，得到混合液；
(2)将上述混合液置入烘箱中在90-105℃干燥1-3小时使之固化，之后自然冷却到室温；
(3)步骤(2)中固化的共混聚合物为炭前驱体，在炭化炉中氮气保护下以0.5-5℃/min的升温速率加热到600-1000℃后，恒温0.5-3小时，然后自然冷却即得富含中孔的活性炭；
所述酚醛树脂预聚体为热固性酚醛树脂预聚体；
所述热固性酚醛树脂预聚体的分子量在500-800之间。
2.根据权利要求1所述的一种富含中孔活性炭的制备方法，其特征在于，所述的聚氨酯预聚体是端羟基聚氨酯预聚体、端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的其中一种或两种的组合。
CN201410092280.3A 2014-03-13 2014-03-13 一种富含中孔活性炭的制备方法 Expired - Fee Related CN103880005B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410092280.3A CN103880005B (zh) 2014-03-13 2014-03-13 一种富含中孔活性炭的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410092280.3A CN103880005B (zh) 2014-03-13 2014-03-13 一种富含中孔活性炭的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103880005A CN103880005A (zh) 2014-06-25
CN103880005B true CN103880005B (zh) 2015-12-02

Family

ID=50949183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410092280.3A Expired - Fee Related CN103880005B (zh) 2014-03-13 2014-03-13 一种富含中孔活性炭的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103880005B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106876729B (zh) * 2015-12-14 2019-12-03 中国科学院大连化学物理研究所 有序介孔碳生长碳纳米管催化剂的制备及催化剂和应用
CN108675825A (zh) * 2018-06-14 2018-10-19 北京蓝海黑石科技有限公司 一种多孔碳阳极材料及其制备方法和应用
CN110330015B (zh) * 2019-07-17 2022-05-17 西北工业大学 一种聚合物基炭材料及其微孔结构的调控方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3922334A (en) * 1973-01-31 1975-11-25 Airco Inc Foam carbonization and resulting foam structures
CN1281383A (zh) * 1998-02-10 2001-01-24 康宁股份有限公司 制造中孔碳的方法
CN102219542A (zh) * 2011-04-24 2011-10-19 大连理工大学 一种高氮含量泡沫状有序中孔炭整体材料的制备方法
CN102963876A (zh) * 2012-10-31 2013-03-13 同济大学 一种微孔碳材料的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3922334A (en) * 1973-01-31 1975-11-25 Airco Inc Foam carbonization and resulting foam structures
CN1281383A (zh) * 1998-02-10 2001-01-24 康宁股份有限公司 制造中孔碳的方法
CN102219542A (zh) * 2011-04-24 2011-10-19 大连理工大学 一种高氮含量泡沫状有序中孔炭整体材料的制备方法
CN102963876A (zh) * 2012-10-31 2013-03-13 同济大学 一种微孔碳材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103880005A (zh) 2014-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Deng et al. Review on recent advances in nitrogen-doped carbons: preparations and applications in supercapacitors
Wang et al. Polymer-derived heteroatom-doped porous carbon materials
JP6636063B2 (ja) ゲル形態のポリマ粒子を作製する方法
Zhang et al. Recent advances in carbon nanospheres: synthetic routes and applications
Lu et al. Synthesis of discrete and dispersible hollow carbon nanospheres with high uniformity by using confined nanospace pyrolysis
Yu et al. One-pot synthesis of highly ordered nitrogen-containing mesoporous carbon with resorcinol–urea–formaldehyde resin for CO2 capture
Wan et al. Nitrogen-enriched hierarchically porous carbons prepared from polybenzoxazine for high-performance supercapacitors
Wang et al. Controlled synthesis of ordered mesoporous carbohydrate-derived carbons with flower-like structure and N-doping by self-transformation
CN104860312B (zh) 氮掺杂褶皱石墨烯的制备方法
CN106744803B (zh) 一种制备多孔碳的方法与多孔碳
CN101985358A (zh) 一种快速制备碳-二氧化硅复合气凝胶的方法
CN103880005B (zh) 一种富含中孔活性炭的制备方法
CN105668552A (zh) 一种易分散氮掺杂石墨烯粉末的制备方法
CN105017529A (zh) 一种多级孔结构共价三嗪类骨架微孔聚合物的制备方法
CN102659093B (zh) 一种具有狭窄孔径分布中孔炭的制备方法
Zhang et al. Hydrothermal synthesis of highly nitrogen-doped carbon powder
CN103787303B (zh) 一种分级孔网结构多孔碳的天然生物质原位转换制备方法
Mohamed et al. Nitrogen-Doped microporous carbons derived from azobenzene and nitrile-functionalized polybenzoxazines for CO2 uptake
CN108067231A (zh) 一种负载型铁基费托催化剂及其制备与应用
He et al. Development of g-C3N4 activated hollow carbon spheres with good performance for oxygen reduction and selective capture of acid gases
CN104326470A (zh) 由羧甲基纤维素制备高比表面积微米级球形活性炭的方法
Chang et al. Cost-efficient strategy for sustainable cross-linked microporous carbon bead with satisfactory CO2 capture capacity
CN106495125A (zh) 一种石油焦基介孔碳的制备方法及应用
Xu et al. A simple method to prepare monodisperse and size-tunable carbon nanospheres from phenolic resin
Shaer et al. Advanced carbon materials derived from polybenzoxazines: A review

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151202

Termination date: 20180313

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee