CN108160033A - 活化粘土增强超轻质泡沫碳的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种活化粘土增强超轻质泡沫碳的制备方法。该方法包括以下步骤：(1)将提纯天然纳米粘土矿物放入容器中，加入盐酸酸化处理，经微波快速活化松解后，得到酸活化纳米粘土矿物粉体；(2)将酸活化纳米粘土粉体与酚类衍生物置于反应釜中，加入硝酸，在100～120℃条件下保温1～2h，再加入浓硫酸和硫酸铵，得到磺化凝胶体；(3)将得到的磺化凝胶置于瓷舟中，放入气氛微波管式炉中，800～1200℃条件下保温炭化3～5min最终得到纳米粘土矿物增强的泡沫碳复合材料。本发明得到复合泡沫碳材料具有密度小、比表面积大、吸附性能好，尤其在含油废水分离净化方面的性能优异，并且具有原材料成本低，来源广。

Description

活化粘土增强超轻质泡沫碳的制备方法
技术领域
本发明涉及一种利用天然纳米粘土矿物增强超轻质泡沫碳复合材料的制备方法，属于复合材料制备领域。
背景技术
泡沫碳具有密度低、比表面积大、吸附能力强、耐高温、高导热和导电等特性，广泛作为超级电容器、催化剂载体、热交换器和电极材料等，在环境治理方面，泡沫碳也广泛用于油污、重金属离子、有机污染物等污水的吸附净化处理。泡沫碳制备的相关专利有很多，如ZL.201410378018.5，ZL.201310004952.6，CN105272256A，ZL.201310527246.X，CN106976863A等都是以沥青或酚醛树脂为原料，通过沥青发泡生成泡沫沥青，再对其进行浸渍，碳化或石墨化获得；或利用酚醛树脂直接与发泡剂、催化剂等混合，利用有机物对其进行改性，固化或微波发泡，最后碳化，制备出孔径均匀的泡沫碳。但是工艺复杂，包括发泡、固化、碳化或石墨化等，不仅耗时长，能耗高，而且易产生污染物，尤其是以酚醛树脂为原料时，制备过程中需要加入多种有机催化剂，反应条件苛刻，过程复杂。直接利用碳材料自组装，在十二烷基苯磺酸钠的辅助下超声分散，经冷冻干燥制得泡沫碳，制备过程虽然简单，但是制备出的泡沫碳材料力学性能差。Hu等对石墨烯气凝胶快速微波处理，然后覆盖二茂铁，再次快速微波处理，二茂铁分解出铁离子作为催化剂，环戊二烯基官能团作为碳源制备碳纳米管，最终得到碳纳米管-石墨烯混合泡沫材料，其对汽油、柴油、植物油、泵油和芝麻油的吸附量均为自身重量的一百倍以上。Sun等人以氧化石墨烯薄片和纳米碳管为原料，经冷冻干燥和化学还原制备出碳气凝胶，对油的吸附量为自身重量的215～913倍。但是原材料价格昂贵，成本高，并且吸附的是纯油类物质，并没有在油水分离方面展现很好的吸附性能。ZL.201310192786.7将堇青石矿物与泡沫碳结合，制备出泡沫炭/堇青石复合材料，但其密度过大，比表面积较小，吸附容量限，不适合作为含油废水的净化材料。
本专利用储量丰富，价格低廉的多孔或层状结构的提纯天然纳米粘土矿物为增强材料，开发出密度低于0.02g/cm3的天然纳米粘土矿物强化泡沫碳复合材料，充分发挥粘土矿物独特的结构、巨大的比表面积和优异的吸附性能，在强化泡沫碳的力学稳定性的同时，优化其对油污的吸附和污水的净化功能。同时，粘土矿物与泡沫碳相结合的制备工艺，具有过程简单、成本低，可大批量工业化生产，而且对廉价矿物资源也是一种高效合理的利用，具有优异的环境治理性能。
发明内容
本发明的目的在于针对当前技术中存在的不足，提供一种活化粘土增强超轻质泡沫碳的制备方法。该方法利用提纯的天然纳米粘土矿物为增强体，以酚类衍生物原料为碳源，通过先硝化、后磺化的独特工艺，使OH-基团上原位接枝活性官能团，最后经过对磺化凝胶体的微波快速发泡和碳化处理工艺，制备出超轻质泡沫碳复合材料。本发明得到的复合泡沫碳材料具有密度小、比表面积大、吸附性能好，尤其在含油废水分离净化方面的性能优异，并且具有原材料成本低，来源广。
一种活化粘土增强超轻质泡沫碳的制备方法，包括以下步骤：
(1)提纯纳米粘土矿物的活化：将提纯天然纳米粘土矿物放入容器中，加入0.5～2mol/L的盐酸，经过高速搅拌、超声分散，再用搅拌和超声分散处理，抽滤，得到滤饼；滤饼经微波快速活化松解后，用去离子水反复洗涤，直至中性，最后在干燥箱中70～80℃下干燥24h；球磨粉碎，得到酸活化纳米粘土矿物粉体，过200目筛后装入密封袋备用；
其中，每克纳米粘土矿物需要2～10mL盐酸；
(2)前驱体的合成：将酸活化纳米粘土粉体与酚类衍生物置于反应釜中，加入硝酸，搅拌后，密封反应釜，加热在100～120℃条件下保温1～2h，自然冷却、过滤，滤饼烘干后转入烧杯，再加入浓硫酸和硫酸铵，放入电热鼓风干燥箱中，在150～200℃条件下加热1～2h，得到磺化凝胶体；
其中，酸活化纳米粘土粉体：酚类衍生物的质量比＝1：20～200；每克酸活化纳米粘土加入50～1000ml的硝酸，硝酸的浓度为5mol/L；每克酸活化纳米粘土加入1～10ml的浓硫酸、0.2～5g硫酸铵；
(3)磺化凝胶体的快速发泡和炭化处理：将得到的磺化凝胶置于瓷舟中，放入气氛微波管式炉中，以流速0.3～2.0ml/s充入氮气作为保护气氛，升温至800～1200℃条件下保温炭化3～5min后，然后自然冷却，最终得到纳米粘土矿物增强的泡沫碳复合材料。
所述的步骤(1)所述提纯天然纳米粘土矿物是指利用天然矿物海泡石、凹凸棒石、滑石或黑滑石，经离心场重力选矿富集后获得的提纯矿物，相应矿物的含量达到90％以上的粉体；其中，海泡石，凹凸棒石为含有大量结构微孔的纳米纤维结构矿物，滑石、黑滑石为纳米片层状结构矿物。
所述的步骤(1)中酸活化处理，是搅拌机以1300～2500r/min速度搅拌0.5h后，超声分散0.5h，再分别搅拌0.5h和超声0.5h。
所述的步骤(1)中滤饼经微波快速活化松解，是利用1200W微波炉，在200～500℃加热处理20～30min，获得的活化粘土矿物；
所述的步骤(1)中提纯天然纳米粘土矿物为海泡石、凹凸棒石、滑石和黑滑石中的一种或多种，矿物的含量达到90％以上。
步骤(2)所述酚类衍生物为对苯二酚、间苯二酚、对硝基苯酚或对硝基苯胺。
步骤(3)所述磺化凝胶体发泡和炭化处理，是利用气氛微波管式炉，由室温升温到炭化温度，所用的升温速率为20～100℃/min.
本发明的有益效果在于：与利用中间相沥青、树脂制备泡沫碳相比，该制备工艺简单，且不需加入发泡剂，制得的泡沫碳密度低于0.02g/cm3。对天然纳米粘土矿物进行活化处理，不仅能够疏通其结构孔道，并能够在其表面形成活性中心，有利于结合酚类化合物，或吸附进入到内部孔道中，并在高温下发生磺化反应，通过微波的高能，促进磺化凝胶体化合物的快速膨胀，有利于制备出富含各种活性官能团的超轻质纳米粘土矿物增强的复合有机碳海绵材料。
而利用自身具有吸附性能的天然纳米粘土矿物掺入泡沫碳中，不仅能够增强泡沫碳的吸附性能，而且能够优化其强度等力学稳定性能，保证其在污水处理过程中不分散和粉化，减少吸附剂的自然损失，提高污染物的吸附净化效果。克服了常见高容量泡沫碳类吸附材料遇水分散，难以回收，并形成二次污染，难以有效利用的现状。另外，廉价的天然纳米粘土矿物起到支撑孔结构作用，使泡沫碳的壁厚不足100nm，降低密度，还使孔壁形成堆叠的褶皱强化，增大了泡沫碳的比表面积。
本发明制得的超轻质泡沫碳，在实际应用中表现出良好的吸附性能，具有用量少，效率高的特点。处理乳化油废水时，对于乳化油浓度高达2000mg/L的高浓度工业废水，泡沫碳复合材料的添加量(g)仅为废水体积(ml)的0.2％，就能在30min内使工业乳化油废水中乳化油的去除率达到99％，这是常规无机矿物吸附材料、无机聚合氯化铝、聚合氯化铁以及水处理中通常使用的活性炭、轻质泡沫碳等无法比拟的。
附图说明
图1为实施例5中制备的凹凸棒石和黑滑石协同增强泡沫碳材料的扫描电镜照片；其中，图1a为放大1500倍的照片；图1b为放大5000倍的照片；
图2为实施例5中制备的凹凸棒石和黑滑石协同增强泡沫碳材料的透射电镜照片。
具体实施方式
本发明涉及的所述的步骤(1)所述提纯天然纳米粘土矿物是指利用天然矿物海泡石、凹凸棒石、滑石或黑滑石，经离心场重力选矿富集后获得的提纯矿物，相应矿物的含量达到90％以上的粉体；其中，海泡石，凹凸棒石为含有大量结构微孔的纳米纤维结构矿物，滑石、黑滑石为纳米片层状结构矿物。其中，天然矿物海泡石获得生产厂家：湘潭海泡石科技有限公司、凹凸棒石：玖川纳米科技有限公司、滑石：海城旭丰粉体有限公司或黑滑石：广丰县方正非矿开发公司”。但本发明可以使用的材料不仅限于此。
实施例1
步骤一：
取50g提纯的滑石于500ml烧杯中，加入1mol/L的盐酸100ml，经1300r/min搅拌0.5h后超声分散0.5h，再搅拌0.5h，然后再超声分散0.5h，抽滤；滤饼用1200W微波炉，控制加热温度500℃加热处理20min，取出，用去离子水反复洗涤至中性，在70℃干燥箱中干燥24h后球磨粉碎，过200目筛后，装入密封袋备用，得到活化处理的滑石。
步骤二：
取步骤一得到的活化处理后的滑石粉体1.0g和20g对硝基苯酚于反应釜中，加入50ml浓度为5mol/L的硝酸，搅匀，密封反应釜，在100℃条件下保温2h，自然冷却后，过滤，滤饼转入烧杯烘干，并再加入浓度98％的浓硫酸1ml和0.2g硫酸铵，在电热鼓风干燥箱中150℃条件下加热2h，得到磺化凝胶体；
步骤三：
将步骤二得到的磺化凝胶体置于瓷舟中，放入长仪微波公司CY-TU1400C-M型气氛微波管式炉中，以流速0.3ml/s充入氮气作为保护气氛，以20℃/min速率由室温升温到800℃，然后保温炭化5min后自然冷却，得到滑石增强泡沫碳复合材料。其密度仅为0.015g/cm3。
用本实例制得的滑石增强泡沫碳复合材料净化机加工车间排放的含乳化油的工业废水，当废水中乳化油浓度为2000mg/L时，当泡沫碳复合材料的添加量为0.1g/100ml，25℃下振荡吸附30min后，过滤，测定滤液的吸光度，经计算泡沫碳复合材料对乳化油的单位吸附量为1015mg/g；当泡沫碳复合材料的添加量为0.50g/100ml时，25℃下振荡吸附30min后，过滤，测定滤液吸光度，乳化油的去除率达到99％。
实施例2
步骤一：
取25g提纯的海泡石于500ml烧杯中，加入0.5mol/L的盐酸250ml，常温下，经2500r/min搅拌0.5h后超声分散0.5h，再搅拌0.5h，然后再超声分散0.5h，抽滤；滤饼用1200W微波炉，控制加热温度200℃加热处理20min，取出，用去离子水反复洗涤至中性，在80℃干燥箱中干燥24h后球磨粉碎，过200目筛后，粉体装入密封袋备用，得到活化处理的海泡石。
步骤二：
取步骤一得到的活化处理海泡石粉体1.0g和200g对苯二酚于反应釜中，加入1000ml浓度为5mol/L的硝酸，搅匀，密封反应釜，在120℃条件下保温1.0h，自然冷却后过滤，滤饼转入烧杯，并再加入浓度98％的浓硫酸10ml和5g硫酸铵，在电热鼓风干燥箱中200℃条件下加热1h，得到磺化凝胶体；
步骤三：
将步骤二得到的磺化凝胶体置于瓷舟中，放入长仪微波公司CY-TU1400C-M型气氛微波管式炉中，以流速2.0ml/s充入氮气作为保护气氛，以100℃/min速率由室温升温到1200℃，然后保温炭化3min后自然冷却，得到海泡石增强泡沫碳复合材料。其密度仅为0.005g/cm3。
用本实例制得的海泡石增强泡沫碳复合材料净化机加工车间排放的含乳化油的工业废水，当废水中乳化油浓度为2000mg/L时，当海泡石泡沫碳复合材料的添加量为0.1g/100ml，25℃下振荡吸附30min后，过滤，测定滤液吸光度，泡沫碳复合材料对乳化油的单位吸附量达到1505mg/g；当泡沫碳复合材料的添加量为0.36g/100ml时，25℃下振荡吸附30min后，过滤，测定滤液吸光度，乳化油的去除率达到99％。
实施例3
步骤一：
取50g提纯的凹凸棒石于500ml烧杯中，加入0.8mol/L的盐酸250ml，常温下，经1800r/min搅拌0.5h后，超声分散0.5h，再搅拌0.5h，然后再超声分散0.5h，抽滤；滤饼用1200W微波炉，控制加热温度350℃加热处理20min，取出，用去离子水反复洗涤至中性，在75℃干燥箱中干燥24h后球磨粉碎，过200目筛后，粉体装入密封袋备用，得到活化处理的凹凸棒石粉体。
步骤二：
取步骤一得到的活化处理后的凹凸棒石粉体1.0g与50g间苯二酚混合于反应釜中，加入200ml浓度为5mol/L的硝酸，搅匀，密封反应釜，在115℃条件下保温1.5h，自然冷却后过滤，滤饼转入烧杯，并再加入浓度98％的浓硫酸8ml和2.5g硫酸铵，在电热鼓风干燥箱中170℃条件下加热1.5h，得到磺化凝胶体；
步骤三：
将步骤二得到的磺化凝胶体置于瓷舟中，放入长仪微波公司CY-TU1400C-M型气氛微波管式炉中，以流速1.0ml/s充入氮气作为保护气氛，以50℃/min速率由室温升温到1100℃，保温炭化4min后，自然冷却，最终得到密度仅为0.003g/cm3凹凸棒石增强泡沫碳复合材料。
用本实例制得的凹凸棒石增强泡沫碳复合材料净化机加工车间排放的含乳化油的工业废水，当废水中乳化油浓度为2000mg/L时，当凹凸棒石泡沫碳复合材料的添加量为0.1g/100ml，25℃下振荡吸附30min后，过滤，测定滤液吸光度，泡沫碳复合材料对乳化油的单位吸附量为1592mg/g；当泡沫碳复合材料的添加量为0.30g/100ml，25℃下振荡吸附30min后，过滤，测定滤液吸光度，乳化油的去除率达到99％。
实施例4
步骤一：
取50g提纯的黑滑石于500ml烧杯中，加入2.0mol/L的盐酸150ml，经2100r/min搅拌0.5h后，超声分散0.5h，再搅拌0.5h，然后再超声分散0.5h，抽滤；滤饼用1200W微波炉，控制加热温度450℃加热处理20min，取出，用去离子水反复洗涤至中性，在80℃干燥箱中干燥24h，球磨粉碎，过200目筛后，得到活化处理的黑滑石粉体，装入密封袋备用。
步骤二：
取步骤一得到的活化处理后的黑滑石粉体1.0g和50g对硝基苯胺于反应釜中，加入150ml浓度为5mol/L的硝酸，搅匀，密封反应釜，在115℃条件下保温1h，自然冷却后过滤，滤饼转入烧杯，并再加入浓度98％的浓硫酸3ml和1.0g硫酸铵，在电热鼓风干燥箱中180℃条件下加热1h，得到磺化凝胶体；
步骤三：
将步骤二得到的磺化凝胶体置于瓷舟中，放入长仪微波公司CY-TU1400C-M型气氛微波管式炉中，以流速1.5ml/s充入氮气作为保护气氛，以60℃/min速率由室温升温到1100℃，保温炭化3min后，自然冷却，最终得到密度仅为0.002g/cm3的黑滑石增强泡沫碳复合材料。
用本实例制得的黑滑石增强泡沫碳复合材料净化机加工车间排放的含乳化油的工业废水，当废水中乳化油浓度为2000mg/L时，当泡沫碳复合材料的添加量为0.1g/100ml，25℃下振荡吸附30min后，过滤，测定滤液吸光度，泡沫碳复合材料对乳化油的单位吸附量为1689mg/g；当泡沫碳复合材料的添加量为0.25g/100ml，25℃下振荡吸附30min后，过滤，测定滤液吸光度，乳化油的去除率达到99％。
实施例5
步骤一：
按照实施例4步骤一流程，分别对凹凸棒石和黑滑石进行活化处理，则得到过200目筛后的活化凹凸棒石和黑滑石粉体，装入密封袋备用。
步骤二：
分别取步骤一得到的0.5g活化凹凸棒石和0.5g黑滑石粉体和80g对苯二酚一起加入到反应釜中，加入250ml浓度为5mol/L的硝酸，搅匀，密封反应釜，在120℃条件下保温1h，自然冷却后过滤，滤饼转入烧杯，并再加入浓度98％的浓硫酸8ml和2.0g硫酸铵，在电热鼓风干燥箱中180℃条件下加热1h，得到磺化凝胶体。
步骤三：
将步骤二得到的磺化凝胶体置于瓷舟中，放入长仪微波公司CY-TU1400C-M型气氛微波管式炉中，以流速0.5ml/s充入氮气作为保护气氛，以80℃/min速率由室温升温到1150℃，保温炭化3min，自然冷却，最终得到密度仅为0.006g/cm3的凹凸棒石与黑滑石协同增强泡沫碳复合材料。
用本实例制得的凹凸棒石与黑滑石增强泡沫碳复合材料，来净化机械切削加工车间排放的含乳化油工业废水，当废水中乳化油浓度为2000mg/L时，当泡沫碳复合材料的添加量为0.1g/100ml，25℃下振荡吸附30min后，过滤，测定滤液吸光度，泡沫碳复合材料对乳化油的单位吸附量达1846mg/g；当泡沫碳复合材料的添加量为0.20g/100ml，25℃下振荡吸附30min后，过滤，测定滤液吸光度，乳化油的去除率达到99％。
图1(a)为放大1500倍的凹凸棒石与黑滑石协同增强泡沫碳复合材料的照片，观察图1可知，该泡沫碳为复合孔结构材料，其中分布有大量不规则孔洞，孔径从几微米到几十微米不等，大孔内还嵌套有小孔；孔壁碳膜层的表面呈现大量沟槽状褶皱、纹理，相当于自动形成的增强筋，从而增大了泡沫碳的强度性能和比表面积，有利于增强泡沫碳的吸附性能，增加其吸附容量。
图1(b)为放大5000倍的凹凸棒石与黑滑石协同增强泡沫碳复合材料的照片，观察图2可知，组成泡沫碳的骨架碳膜层十分薄，不足100nm，并且多呈卷曲状，形成相互连通，形态各异的孔洞、缝隙，为大幅降低复合材料的密度提供了可能；同时，还观察到一些无序分散的丝状体，这应该是单根分散的凹凸棒石纳米纤维，这为矿物提高复合材料的强度提供了可能性。
图2为凹凸棒石与黑滑石协同增强泡沫碳复合材料的透射电镜照片，从照片中可以看出，几根单根的凹凸棒石纤维随机的分布在薄如蝉翼的碳膜层中，单层碳膜几乎透明，多层重叠，颜色不断加深，特别是在褶皱和卷曲处，颜色变化明显，其中几块深色区域，应该是加入的少量黑滑石纳米片覆盖后，主要是因为黑滑石片层吸收射线的能力比碳膜强，而显示的颜色加重现象。
实施例6
步骤一：
按照实施例4步骤一流程，分别对海泡石和滑石进行活化处理，则分别得到过200目筛后的活化海泡石和滑石粉体，装入密封袋备用。
步骤二：
分别取步骤一得到的0.5g活化海泡石和0.5g滑石粉体和100g对硝基苯胺一起加入到反应釜中，加入250ml浓度为5mol/L的硝酸，搅匀，密封反应釜，在120℃条件下保温1h，自然冷却后过滤，滤饼转入烧杯，并再加入浓度98％的浓硫酸6ml和0.5g硫酸铵，在电热鼓风干燥箱中180℃条件下加热1h，得到磺化凝胶体。
步骤三：
将步骤二得到的磺化凝胶体置于瓷舟中，放入长仪微波公司CY-TU1400C-M型气氛微波管式炉中，以流速1.0ml/s充入氮气作为保护气氛，以80℃/min速率由室温升温到1150℃，保温炭化3min，自然冷却，最终得到密度仅为0.012g/cm3的海泡石与滑石协同增强泡沫碳复合材料。
用本实例制得的海泡石与滑石协同增强的泡沫碳复合材料净化机加工车间排放的含乳化油的工业废水，当废水中乳化油浓度为2000mg/L时，泡沫碳复合材料的添加量为0.1g/100ml，25℃下振荡吸附30min后，过滤，测定滤液吸光度，泡沫碳复合材料对乳化油的单位吸附量为1326mg/g；泡沫碳复合材料的添加量为0.40g/100ml，25℃下振荡吸附30min后，过滤，测定滤液吸光度，乳化油的去除率达到99％。
实施例7
步骤一：
按照实施例4步骤一流程，分别对凹凸棒石和海泡石进行活化处理，则分别得到过200目筛后的活化凹凸棒石、海泡石粉体，装入密封袋备用。
步骤二：
分别取步骤一得到的0.5g活化海泡石和0.5g凹凸棒石粉体和50g对硝基苯酚一起加入到反应釜中，加入150ml浓度为5mol/L的硝酸，搅匀，密封反应釜，在120℃条件下保温1h，自然冷却后过滤，滤饼转入烧杯，并再加入浓度98％的浓硫酸6ml和3.5g硫酸铵，在电热鼓风干燥箱中180℃条件下加热1h，得到磺化凝胶体。
步骤三：
将步骤二得到的磺化凝胶体置于瓷舟中，放入长仪微波公司CY-TU1400C-M型气氛微波管式炉中，以流速1.0ml/s充入氮气作为保护气氛，以80℃/min速率由室温升温到1150℃，保温炭化3min，自然冷却，最终得到密度仅为0.008g/cm3的海泡石与凹凸棒石协同增强泡沫碳复合材料。
用本实例制得的海泡石与凹凸棒石协同增强的泡沫碳复合材料净化机加工车间排放的含乳化油的工业废水，当废水中乳化油浓度为2000mg/L时，泡沫碳复合材料的添加量为0.1g/100ml，25℃下振荡吸附30min后，过滤，测定滤液吸光度，泡沫碳复合材料对乳化油的单位吸附量为1529mg/g；泡沫碳复合材料的添加量为0.30g/100ml，25℃下振荡吸附30min后，过滤，测定滤液吸光度，乳化油的去除率达到99％。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (6)

1.一种活化粘土增强超轻质泡沫碳的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：
（1）提纯纳米粘土矿物的活化：将提纯天然纳米粘土矿物放入容器中，加入0.5~2 mol/L的盐酸，经过高速搅拌、超声分散，再用搅拌和超声分散处理，抽滤得到滤饼；滤饼经微波快速活化松解后，用去离子水反复洗涤，直至中性，最后在干燥箱中70~80℃下干燥24 h；球磨粉碎，得到酸活化纳米粘土矿物粉体，过200目筛后装入密封袋备用；
其中，每克纳米粘土矿物需要2~10 mL盐酸；
（2）前驱体的合成：将酸活化纳米粘土粉体与酚类衍生物置于反应釜中，加入硝酸，搅拌后，密封反应釜，加热在100~120℃条件下保温1~2 h，自然冷却、过滤，滤饼烘干后转入烧杯，再加入浓硫酸和硫酸铵，放入电热鼓风干燥箱中，在150~200℃条件下加热1~2 h，得到磺化凝胶体；
其中，酸活化纳米粘土粉体：酚类衍生物的质量比=1：20~200；每克酸活化纳米粘土加入50~1000 ml的硝酸，硝酸的浓度为5 mol/L；每克酸活化纳米粘土加入1~10 ml浓度为98%的浓硫酸、0.2～5g硫酸铵；
（3）磺化凝胶体的快速发泡和炭化处理：将得到的磺化凝胶置于瓷舟中，放入气氛微波管式炉中，以流速0.3~2.0 ml/s充入氮气作为保护气氛，升温至800~1200℃条件下保温炭化3~5 min后，然后自然冷却，最终得到纳米粘土矿物增强的泡沫碳复合材料。
2.如权利要求1所述的活化粘土增强超轻质泡沫碳的制备方法，其特征为所述的步骤（1）中酸活化处理，是搅拌机以1300~2500 r/min速度搅拌0.5 h后，超声分散0.5 h，再分别搅拌0.5 h和超声0.5 h。
3.如权利要求1所述的活化粘土增强超轻质泡沫碳的制备方法，其特征所述的步骤（1）中滤饼经微波快速活化松解，是利用1200W微波炉，在200~500℃加热处理20 ~30 min，获得的活化粘土矿物。
4.如权利要求1所述的活化粘土增强超轻质泡沫碳的制备方法，其特征所述的步骤（1）中提纯天然纳米粘土矿物为海泡石、凹凸棒石、滑石和黑滑石中的一种或多种，矿物的含量达到90%以上。
5.如权利要求1所述的活化粘土增强超轻质泡沫碳的制备方法，其特征步骤（2）所述酚类衍生物为对苯二酚、间苯二酚、对硝基苯酚或对硝基苯胺。
6.如权利要求1所述的活化粘土增强超轻质泡沫碳的制备方法，其特征步骤（3）所述磺化凝胶体发泡和炭化处理，是利用气氛微波管式炉，由室温升温到炭化温度，所用的升温速率为20~100℃/min。
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