CN108275681A - 一种蜂窝状多孔碳球的制备方法 - Google Patents

一种蜂窝状多孔碳球的制备方法 Download PDF

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唐志红
江颂
杨俊和
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Abstract

本发明提供了一种蜂窝状多孔碳球的制备方法，将水溶性碳源与造孔剂混合均匀而得到混合液；将混合溶液通过雾化干燥以使混合溶液的溶剂蒸发而得到固体粉末颗粒；将收集到的固体粉末颗粒在惰性气体氛围中进行热处理；最后将得到的粉末样品进行清洗即可获得蜂窝状多孔炭球，由本方法制备的材料不仅比表面积高，达2000m2/g,而且具有蜂窝状的大孔和片状的结构。本发明通过超声雾化制备多孔炭球，方法制备简单、成本较低还可以大规模地生产。

Description

一种蜂窝状多孔碳球的制备方法
技术领域
本发明属于化工领域，涉及一种多孔碳球，具体来说是一种蜂窝状多孔碳球的制备方法。
背景技术
多孔炭球具有较高的比表面积、特殊的孔结构、优异的化学稳定性和耐高温性能，以及优异的机械性能、较低的密度和导电性能，在吸附、电化学、催化和储能等领域具有广泛的应用。
超声雾化法是制备多孔炭球的一种简单有效方法，并且能够进行大规模工业化生产，因此，利用超声雾化法制备结构可控的多孔炭球具有重要的应用价值。目前文献报道利用超声雾化法主要在于通过调节炭前驱体的热处理温度以及添加剂制备多孔炭球，但是利用这种方法制备蜂窝状的多孔炭球还未见报道。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种蜂窝状多孔碳球的制备方法，所述的这种蜂窝状多孔碳球的制备方法解决了现有技术中制备的多孔碳球不仅比表面积不高而且大孔通道少的技术问题。
本发明提供了一种蜂窝状多孔碳球的制备方法，包括如下步骤：
1)将水溶性碳源与造孔剂混合均匀得到混合液；所述的水溶性碳源选自葡萄糖、果糖、蔗糖或者麦芽糖，所述的造孔剂选自氢氧化钾，氢氧化钠，碳酸钾，氯化锌或者磷酸，所述的水溶性碳源的浓度为5-200g/l，所述的造孔剂与所述的水溶性碳源的质量比为1:1-6:1，
2)将混合液在100-600℃的温度下雾化干燥，得到固体粉末颗粒；
3)将固体粉末颗粒在惰性气体氛围中进行热处理，热处理的温度为600-900℃；
4) 将步骤3）热处理后得到的粉末样品进行清洗，获得蜂窝状多孔炭球。
进一步的，将氢氧化钾与葡萄糖以质量比为3：1混合形成水溶液，所述的水溶性碳源的浓度为5-200g/l，然后超声雾化干燥，氮气气氛下800℃热处理得到蜂窝状多孔炭球。
进一步的，通过控制混合溶液中水溶性碳源的浓度获得不同尺寸大小的多孔碳球。
本发明将水溶性碳源与造孔剂混合均匀而得到混合液；将混合溶液通过雾化干燥以使混合溶液的溶剂蒸发而得到固体粉末颗粒；将收集到的粉末颗粒在惰性气体氛围中进行热处理；最后将得到的粉末样品进行清洗即可获得蜂窝状多孔炭球，由本方法制备的材料不仅比表面积高，达2000m2/g, 而且具有蜂窝状的大孔和片状的结构。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明在雾化以前加入氢氧化钾等造孔剂是制备蜂窝状多孔炭的关键。所选碳源在未加造孔剂的情况下由于自身特性无法快速脱水交联形成炭材料，造孔剂的加入促进其脱水交联，从而经过高温热处理后形成蜂窝状多孔炭球。本发明通过超声雾化制备多孔炭球，方法制备简单、成本较低，还可以大规模地生产。
附图说明
图1为实施例1根据本发明的方法制备的蜂窝状多孔炭球的形貌图。
图2 为实施例2根据本发明的方法制备的蜂窝状多孔炭球的形貌图。
图3为实施例3根据本发明的方法制备的蜂窝状多孔炭球的形貌图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步进行阐述。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作类似改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
取20g/l的葡萄糖溶液100ml，2g氢氧化钾，混合均匀后在500℃雾化干燥处理，收集装置可将具有球形结构的粉末颗粒收集。将收集到的粉末颗粒在惰性气体氛围下800℃热处理1小时，再经过清洗得到蜂窝状多孔炭球，比表面积为1068m2/g。蜂窝状多孔炭球形貌如图1所示。
实施例2
取50g/l的蔗糖溶液100ml，15g氢氧化钠，混合均匀后在600℃雾化干燥处理，收集装置可将具有球形结构的粉末颗粒收集。将收集到的粉末颗粒在惰性气体氛围下900℃热处理2小时，再经过清洗得到蜂窝状多孔炭球，比表面积为1652m2/g。蜂窝状多孔炭球形貌如图2所示。
实施例3
取100g/l的果糖溶液100ml，50g碳酸钾，混合均匀后在300℃雾化干燥处理，收集装置可将具有球形结构的粉末颗粒收集。将收集到的粉末颗粒在惰性气体氛围下600℃热处理1小时，再经过清洗得到蜂窝状多孔炭球。蜂窝状多孔炭球形貌如图3所示。

Claims (3)

1.一种蜂窝状多孔碳球的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）将水溶性碳源与造孔剂混合均匀得到混合液；所述的水溶性碳源选自葡萄糖、果糖、蔗糖或者麦芽糖，所述的造孔剂选自氢氧化钾，氢氧化钠，碳酸钾，氯化锌或者磷酸，所述的水溶性碳源的浓度为5-200g/l，所述的造孔剂与所述的水溶性碳源的质量比为1:1-6:1，
2）将混合液在100-600℃的温度下雾化干燥，得到固体粉末颗粒；
3）将固体粉末颗粒在惰性气体氛围中进行热处理，热处理的温度为600-900℃；
4）将步骤3）热处理后得到的粉末样品进行清洗，获得蜂窝状多孔炭球。
2.根据权利要求1 的所述的一种蜂窝状多孔碳球的制备方法，其特征在于：将氢氧化钾与葡萄糖以质量比为3：1混合形成水溶液，所述的水溶性碳源的浓度为5-200g/l，然后超声雾化干燥，氮气气氛下800℃热处理得到蜂窝状多孔炭球。
3.根据权利要求1 的所述的一种蜂窝状多孔碳球的制备方法，其特征在于：通过控制混合溶液中水溶性碳源的浓度获得不同尺寸大小的多孔碳球。
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