CN110902680A - 一种有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法 - Google Patents

一种有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，将有机钾盐活化剂与木质素磺酸钠以浸渍比1:2‑4的比例用搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在6.0‑8.0之间，然后将溶液在150‑170℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/活化剂干粉原料，随后将干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛下以10‑20℃/min的升温速率从30℃升温到700‑900℃，并在该温度下恒温活化1‑2h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值为7，最后在55‑65℃下干燥去除水份，制得介孔炭材料。本发明利用有机钾盐作为活化剂，结合木质素磺酸钠制备得到木质素基介孔炭材料；本发明生产加工方便，而且制得的介孔炭材料具有介孔数量多，比表面积大的特点。

Description

一种有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法
技术领域
本发明涉及多孔炭材料制备领域，特别涉及一种有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法。
背景技术
多孔炭材料是由含碳化合物通过炭化或活化制成的尺寸结构不同且具有相互贯穿或封闭孔洞的炭材料，可以通过选择碳前驱体类型和改变炭化或活化条件来调整其孔径分布。多孔炭材料不但化学性质稳定、导热性和导电性能好、价格低廉，而且还具有比表面积大、孔隙率高、孔道结构均一、孔径分布可调控等优点。因此，多孔炭材料广泛的应用于能量储存、分离净化、催化、生物医学、光学器件等领域。
多孔炭材料的制备一般是先将碳前驱体经过一定条件的预处理，然后通过改性获得多孔炭材料，一般包括炭化和活化两个过程。活化是炭化后的前驱体与活化剂在高温下进行一系列复杂反应的过程，是整个多孔炭材料制备过程中最关键、重要的工艺过程，也是决定多孔炭材料性能的重要环节。具体来讲，活化剂与炭化时形成的初始孔隙会反应形成更多的孔隙结构；然后，新形成的孔隙结构与活化剂不断反应，孔径变大，孔隙不断向纵深发展，微孔形成介孔；活化过程中温度、时间、升温速率、活化剂配比等因素都会对最终产品的性能产生影响。
多孔材料可根据其孔径范围分为三类：微孔炭材料(孔径<2nm)；介孔炭材料(2nm<孔径<50nm)；大孔炭材料(孔径>50nm)。微孔炭材料含有丰富的微孔结构，具有较大的比表面积、较小的孔径，孔径分布集中在2nm以下，对小分子化合物和离子化合物有很强的吸附作用。介孔碳材料是一种孔径介于微孔与大孔之间的具有巨大表面积和三维孔道结构的新型碳材料，并且介孔碳材料具有高度有序的孔道结构；孔径单一分布，在催化，吸附，分离及光，电，磁等许多领域的潜在应用价值。
木质素高芳烃环化结构和高碳含量特性决定其是一种优良的碳前驱体。然而，目前超过95％的硫酸盐木质素被当作燃料，浓缩燃烧，造成资源的浪费。利用资源丰富的硫酸盐木质素作为制备多孔炭的原料，可以为木质素的有效利用提供途径，既能够减少对煤炭等传统原料的依赖，缓解能源压力，又能将造纸黑液变废为宝，有效地提高木质素的资源化、高附加值化利用。因此，如何利用硫酸盐木质素制备得到介孔碳材料是申请人亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法。本发明利用有机钾盐作为活化剂，结合木质素磺酸钠制备得到木质素基介孔炭材料；本发明生产加工方便，而且制得的介孔炭材料具有介孔数量多，比表面积大的特点，具有良好的应用价值。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，将有机钾盐活化剂与木质素磺酸钠以质量浸渍比2-4:1的比例用搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在6.0-8.0之间，然后将溶液采用喷雾干燥装置在150-170℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/活化剂干粉原料，随后将干燥完全的干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛下以10-20℃/min的升温速率从20-40℃升温到700-900℃，并在该温度下活化1-2h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值在6.0-8.0之间，最后在55-65℃下干燥去除水份，制得介孔炭材料。
上述的有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，将有机钾盐活化剂与木质素磺酸钠以浸渍比2.5-3.5:1的比例用搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在6.5-7.5之间，然后将溶液采用喷雾干燥装置在155-165℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/活化剂干粉原料，随后将干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛下以13-17℃/min的升温速率从30℃升温到750-850℃，并在该温度下恒温活化1.2-1.7h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值为7，最后在57-63℃下干燥去除水份，制得介孔炭材料。
前述的有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，将有机钾盐活化剂与木质素磺酸钠以浸渍比3:1的比例用搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在7，然后将溶液采用喷雾干燥装置在160℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/活化剂干粉原料，随后将干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛下以15℃/min的升温速率从30℃升温到800℃，并在该温度下恒温活化1.5h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值在6.5-7.5之间，最后在60℃下干燥去除水份，制得介孔炭材料。
前述的有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，所述的有机钾盐活化剂是浓度为50％的酒石酸钾溶液。
与现有技术相比，本发明利用木质素磺酸钠为原料，采用有机钾盐酒石酸钾为新型的活化剂，通过溶液均相混合达到均匀分散活化剂目的，结合控制工艺参数制备高比面积木质素基介孔炭材料，本发明生产加工方便，而且制得的木质素基介孔炭材料具有高比面积的特点，在催化、储能、转化和环境保护等领域有较好的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1-3中的介孔炭材料的扫描电镜图；
图2是实施例3、对比例1和对比例2中的介孔炭材料的扫描电镜图；
图3是本发明实施例3-5中的介孔炭材料的扫描电镜图；
图4是本发明实施例1-3中介孔炭材料的N2吸附/脱附等温线；
图5是本发明实施例1-3中介孔炭材料DFT模型孔径分布曲线；
图6是实施例3、对比例1和对比例2中介孔炭材料的N2吸附/脱附等温线；
图7是实施例3、对比例1和对比例2中介孔炭材料DFT模型孔径分布曲线；
图8是本发明实施例3-4中介孔炭材料的N2吸附/脱附等温线；
图9是本发明实施例3-4中介孔炭材料DFT模型孔径分布曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1：一种有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，将浓度为50％的酒石酸钾溶液与木质素磺酸钠以浸渍比2:1的比例用磁力搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在6.5，然后将溶液采用喷雾干燥装置在155℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/酒石酸钾干粉原料，随后将干燥完全的干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛(即保护气体为氮气)下以13℃/min的升温速率从25℃升温到800℃，并在该温度下恒温活化1.8h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值为7，最后在53℃烘箱中干燥去除水份，制得介孔炭材料。
实施例2：一种有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，将浓度为50％的酒石酸钾溶液与木质素磺酸钠以浸渍比4:1的比例用磁力搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在7.5，然后将溶液采用喷雾干燥装置在160℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/酒石酸钾干粉原料，随后将干燥完全的干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛下以18℃/min的升温速率从35℃升温到800℃，并在该温度下恒温活化1.8h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值为7，最后在58℃烘箱中干燥去除水份，制得介孔炭材料。
实施例3：一种有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，将浓度为50％的酒石酸钾溶液与木质素磺酸钠以浸渍比3:1的比例用磁力搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在7，然后将溶液采用喷雾干燥装置在160℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/活化剂干粉原料，随后将干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛下以15℃/min的升温速率从30℃升温到800℃，并在该温度下恒温活化1.5h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值为7，最后在60℃下干燥去除水份，制得介孔炭材料。
实施例4：一种有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，将浓度为50％的酒石酸钾溶液与木质素磺酸钠以浸渍比3:1的比例用磁力搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在7，然后将溶液采用喷雾干燥装置在160℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/活化剂干粉原料，随后将干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛下以15℃/min的升温速率从30℃升温到700℃，并在该温度下恒温活化1.5h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值为7，最后在60℃下干燥去除水份，制得介孔炭材料。
实施例5：一种有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，将浓度为50％的酒石酸钾溶液与木质素磺酸钠以浸渍比3:1的比例用磁力搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在7，然后将溶液采用喷雾干燥装置在160℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/活化剂干粉原料，随后将干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛下以15℃/min的升温速率从30℃升温到900℃，并在该温度下恒温活化1.5h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值为7，最后在60℃下干燥去除水份，制得介孔炭材料。
实施例6：一种有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，将浓度为50％的酒石酸钾溶液与木质素磺酸钠以浸渍比3:1的比例用磁力搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在7，然后将溶液采用喷雾干燥装置在160℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/活化剂干粉原料，随后将干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛下以15℃/min的升温速率从30℃升温到800℃，并在该温度下恒温活化1.5h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出后送入反应釜内，用饱和蒸汽加热至110-130℃，压力控制为1-4MPa，保温30-120min后瞬间排压，使得样品在反应釜中产生气爆，气爆后取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值为7，最后在60℃下干燥去除水份，制得介孔炭材料。
对比例1：将浓度为50％的氢氧化钠溶液与木质素磺酸钠以质量浸渍比3:1的比例用磁力搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在7，然后将溶液采用喷雾干燥装置在160℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/活化剂干粉原料，随后将干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛下以15℃/min的升温速率从30℃升温到800℃，并在该温度下恒温活化1.5h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值为7，最后在60℃下干燥去除水份，制得介孔炭材料。
对照例2：将浓度为50％的氢氧化钾溶液与木质素磺酸钠以质量浸渍比3:1的比例用磁力搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在7，然后将溶液采用喷雾干燥装置在160℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/活化剂干粉原料，随后将干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛下以15℃/min的升温速率从30℃升温到800℃，并在该温度下恒温活化1.5h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值为7，最后在60℃下干燥去除水份，制得介孔炭材料。
对比例3：常规方法制得的介孔碳材料。
申请人对实施例1-6和对比例1-3中介孔碳材料的比表面积及孔结构参数进行检测，密度泛函理论(DFT)计算孔径分布；BJH模型计算介孔孔径分布和平均孔径；t-plot模型计算微孔孔径分布。其中，介孔炭材料的孔结构参数如下表所示：
Figure BDA0002323023280000081
Figure BDA0002323023280000091
表中，SBET＝BET比表面积；Vmicro＝微孔孔容；Vmeso＝介孔孔容；Dpore＝平均孔径；
从表中可以看出，实施例1的介孔炭材料比表面积为1367m2.g-1，，实施例2中为1671m2.g-1，，实施例3中为1817m2.g-1，实施例1的介孔孔容为0.01cm3.g-1，实施例2中为0.32cm3.g-1，实施例3中为0.84cm3.g-1，从这数据可以看出，适量的酒石酸钾具有良好的活化性能，但是在实施例2中介孔的数量确下降，这是由于过量酒石酸钾活化会破坏先前形成的大量介孔，并将它们转化为更大的中孔，从而使得介孔的数量大大下降。对比实施例3、实施例4、实施例5可以看出，实施例3中优选的活化的温度也可以带来更好的效果，对比实施例3、对照例1和对照例2来说，本发明优选的活化剂可以带来更好的效果。对比实施例1-5和对比例3来说，本发明利用有机钾盐作为活化剂，结合木质素磺酸钠制备得到木质素基介孔炭材料，通过酒石酸钾能够减少对设备的腐蚀，阴离子(酒石酸盐)在活化时能够充当碳源通过自激活生成介孔炭材料，因此阴离子产生的二次污染也很小，且制得介孔炭材料的具有介孔数量多，比表面积大的特点，具有良好的应用价值。而且，本发明实施例6采用了气爆方法，在汽相饱和蒸汽作用下，通过骤然释压，使得已经渗入样品孔隙间的蒸汽水分子以及气流的方式高速瞬间释放出来，使的孔隙的侧壁发生断裂和重排，从而进一步地使介孔数量的增加，因此从表中可以看出实施例6中介孔数量进一步地提高，因而可以大大的增强介孔炭材料的性能。
申请人还采用了扫描电子显微镜对实施例1-3和实施例6的介孔炭材料进行观察，采用卡尔蔡司半导体公司vltra55型热场发射扫描电子显微镜(SEM)表征样品的表面形貌和微观结构，将检测样品研磨至的粉末状放在导电胶上，抽真空15分钟左右，在分辨率为1nm，电压15kv的条件下对样品进行表面形貌观察和分析。其结果如图1所示，图1中a、d、g、j分别为低倍数下实施例1、实施例2、实施例3和实施例6的介孔炭材料的SEM图，从图1中可以看出，在用酒石酸钾活化蚀刻后，四种样品的外表面存在许多相似的相互关联的“峡谷型”大孔，所有样品的表面变得更粗糙并且在交联的大孔表面上形成一定的小孔，形成三维骨架结构。图1中b、c是高倍数下实施例1中介孔炭材料的SEM图，e、f是高倍数下实施例2中介孔炭材料的SEM图，h、i是高倍数下实施例3中介孔炭材料的SEM图，k、l是高倍数下实施例6中介孔炭材料的SEM图，从图1中可以看出，本发明形成的介孔炭材料中大孔孔径分布大多集中在0.5-3um之间。
申请人再次采用了扫描电子显微镜对实施例3-5的介孔炭材料进行观察，其结果如图2所示，图2中a、d、g分别为低倍数下实施例4、实施例3和实施例5的介孔炭材料的SEM图；图2中b、c是高倍数下实施例4中介孔炭材料的SEM图，e、f是高倍数下实施例3中介孔炭材料的SEM图，h、i是高倍数下实施例5中介孔炭材料的SEM图。从图2中可以看出，实施例4中活化温度700℃时制备的样品虽然表面粗糙，部分孔隙结构没有被完全打通，没有形成均匀的孔结构，但是已经部分形成大孔-介孔-微孔的孔道，大孔周围分布着介孔和微孔。实施例3中，当活化温度800℃时，样品形成大量的大孔结构，大孔表面分布着大量的介孔，微孔在更高温度下活化加剧贯穿形成介孔，孔道已经被完全打开，形成相互交联的分级孔结构。实施例5中，当活化温度到900℃时，有部分大孔和介孔坍塌，形成微孔，导致介孔数量的检索。
申请人还采用了扫描电子显微镜对对比例1-3的介孔炭材料进行观察，其结果如图3所示。图3中a、b为对比例1的介孔炭材料电子显微镜图，图3中c、d为对比例2的介孔炭材料电子显微镜图,图3中e、f为对比例3的介孔炭材料电子显微镜图，从图3中可以看出，对比例1中的介孔炭材料的表面结构由聚集在一起的粒状结构组成，孔结构不明显；对比例2呈现出具有不同尺寸的矩形褶皱通道结构，并伴有一定宽度的裂缝；对比例3的表面的圆形或椭圆形结构通过活化剂的作用聚合并交联成连续的网络结构。对比图1、图2和图3可以清楚地看出，对比例中介孔炭材料中的介孔形成规则度不好，相比本发明制得的介孔炭材料不管是在规则度上还是数量上都远远不足，由此可看出，本发明制得介孔炭材料的具有介孔数量多，比表面积大的特点，具有良好的应用价值。
申请人还使用贝士德3H-2000PS1型比表面积及孔径分析仪在-196℃测定介孔炭材料的N2吸附/脱附等温线。在测量之前，将所有样品在200℃下脱气4小时以除去材料中的水分和杂质。通过BET模型计算材料的比表面积；t-plot法计算材料的微孔比表面积及外比表面积；其结果如图4和图5所示，图4为介孔炭材料的N2吸附/脱附等温线，图5是孔径分布曲线，其中1、2、3分别代表实施例1、实施例2和实施例3，从图4中可以看出，实施例1的N2吸附/脱附等温线属于I类，没有出现滞后环，表明存在着大量的微孔；实施例2和实施例3的N2吸附/脱附等温线属于I类和IV类的混合型，等温线上的滞后环的类型属于H4类型，这表明相应的孔道形状是狭缝形。在相对压力超过p/p0<0.1阶段，N2随着相对压力的增加，吸附量急剧增加，微孔中N2在这一压力阶段发生快速填充，表明三个样品中也含有极微孔结构。对于实施例2和实施例3，在相对压力为0.4-0.8的区间出现脱附滞后环，孔内发生多分子层吸附，是一种微孔与中孔共存的典型分级孔隙结构，表明具有丰富的介孔和较宽的孔径分布；在相对压力为0.8-1.0阶段出现高压拖尾现象，表明介孔炭材料中存在部分大孔结构。在浸渍质量比3:1的条件下，实施例3中介孔炭材料的N2吸附量在初始相对压力阶段和整个压力范围内是最大的，说明实施例3中的合适的浸渍质量比可以使活化能力增强，形成更丰富的孔隙结构，对应的等温线在P/P0<0.1阶段的膝盖型弯曲逐渐变宽，说明实施例3优选的工艺参数有利于介孔炭材料介孔的形成和发展。
图5为实施例1-3制备得到的介孔炭材料的DFT模型孔径分布曲线。从图中可以看住，本发明制得得到介孔炭材料具有相似形状的孔径分布曲线，所有样品的孔径分布集中在0.5nm-5.0nm之间，进一步说明了本发明采用有机钾盐催化活化过程中能形成微孔和中孔。实施例1、实施例2和实施例3的微孔的强峰分别在0.589nm、0.589nm、0.643nm，介孔含量也逐渐增加，说明本发明能够产生一定的扩孔效应，证实了本发明活化的效果更佳的出色。而且实施例3的孔径分布范围最大(0.5nm-5.0nm)，介孔比最高，说明采用合适的浸渍比和工艺参数对制备的介孔炭材料中形成的孔径分布具有显着影响。
进一步地，申请人对实施例3和对比例1、对比例2的介孔碳材料的比表面积及孔结构参数进行检测，其结果如图6和图7所示，图6是N2吸附/脱附等温线，图7是孔径分布曲线图。图6及图7中，PC-N表示对比例1，PC-K表示对比例2，PC-J表示实施例3，从图6中可看出，根据IUPAC的分类，实施例3和对比例1、对比例2的介孔碳材料的吸附/解吸曲线属于Ⅰ型和Ⅳ型，表明存在微孔和中孔。对比例1中的介孔碳材料具有典型的Ⅰ型吸附等温线，说明其含有丰富的微孔结构。当相对压力(P/Po)接近0.45时，“滞后环”几乎明显，这表明多孔炭材料的孔径分布中基本上没有介孔结构。实施例3和对比例2中的介孔碳材料的吸附-脱附等温线在相对压力(P/Po)为0.45-0.99的范围内表现为H4型迟滞回环曲线，而且实施例3中的更加的明显，这是介孔材料窄楔形孔典型的特征，说明实施例3中的介孔炭材料具有非常好的介孔存在。图7显示通过DFT模型法从氮吸附-脱附等温线中得到的孔径分布，孔径分布对多孔炭材料分析和应用具有重要的意义。对比例1和对比例2中的介孔炭材料的孔径结构主要以微孔为主，集中在0.6-1.0nm，介孔数量少，而实施例3中的孔径结构主要以介孔为主，少量微孔为辅，集中在3.0-4.0nm，说明介孔的数量和成型效果均非常的优秀。
进一步地，申请人对实施例3、实施例4和实施例5的介孔碳材料的比表面积及孔结构参数进行检测，其结果如图8和图9所示，
图8是N2吸附/脱附等温线，图9是孔径分布曲线图。其中实施例3、实施例4和实施例5的不同之处在于活化的温度不同，实施例3中为800℃，实施例4中为700℃，实施例5中为900℃。从图8中可以看出，本发明实施例3-5中的三个样品的N2吸附/脱附等温线均属于IV型，等温线上的滞后环的类型属于H4类型，说明孔径结构中含有丰富的介孔。但可以看出，实施例3相比实施例4和实施例5来说，其活化制备的介孔炭材料的N2吸附量更多，说明实施例4和实施例5活化制备的介孔炭材料的介孔孔容较小，孔隙结构相对较少。而且随着活化温度从700℃升到900℃，N2吸附量先增加后减小，说明样品的比表面积增大后减小，在活化温度为800℃时，相对压力较低范围内的“膝盖”逐渐变宽，表明介孔炭材料存在直径较大的孔结构，因此实施例3中的N2吸附效果更好。
图9为实施例3-5中介孔炭材料的DFT模型孔径分布曲线。从图9中可以看出，实施例3-5中介孔炭材料均具有介孔、微孔、超微孔的分层孔结构，其中700℃和900℃活化的介孔炭材料的孔径分布主要集中在0.5-2nm、25-60nm之间，800℃活化的介孔炭材料的孔径分布主要集中在0.5-5nm之间，它们之间的差异可能是随着温度的升高，部分微孔在活化剂的作用下塌陷连接形成介孔，当温度达到一定程度(900℃)时，活化剂分解的K2CO3与木质素素磺酸钠反应剧烈，K单质的蒸发速度增加，造成部分介孔坍塌，使得微孔比例增加。因此，实施例3中合适的温度可以达到更好的活化效果。
综上所述，本发明利用木质素磺酸钠为原料，采用有机钾盐酒石酸钾为新型的活化剂，通过溶液均相混合达到均匀分散活化剂目的，结合控制工艺参数制备高比面积木质素基介孔炭材料，本发明生产加工方便，而且制得的木质素基介孔炭材料具有高比面积的特点，在催化、储能、转化和环境保护等领域有较好的应用前景。

Claims (4)

1.一种有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，其特征在于：将有机钾盐活化剂与木质素磺酸钠以质量浸渍比2-4:1的比例用搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在6.0-8.0之间，然后将溶液采用喷雾干燥装置在150-170℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/活化剂干粉原料，随后将干燥完全的干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛下以10-20℃/min的升温速率从20-40℃升温到700-900℃，并在该温度下活化1-2h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值在6.0-8.0之间，最后在55-65℃下干燥去除水份，制得介孔炭材料。
2.根据权利要求1所述的有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，其特征在于：将有机钾盐活化剂与木质素磺酸钠以质量浸渍比2.5-3.5:1的比例用搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在6.5-7.5之间，然后将溶液采用喷雾干燥装置在155-165℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/活化剂干粉原料，随后将干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛下以13-17℃/min的升温速率从30℃升温到750-850℃，并在该温度下恒温活化1.2-1.7h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值在6.5-7.5之间，最后在57-63℃下干燥去除水份，制得介孔炭材料。
3.根据权利要求2所述的有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，其特征在于：将有机钾盐活化剂与木质素磺酸钠以质量浸渍比3:1的比例用搅拌器混合均匀，控制溶液pH值在7，然后将溶液采用喷雾干燥装置在160℃下干燥除去水分，形成木质素磺酸钠/活化剂干粉原料，随后将干粉原料放入管式炉中，在氮气气氛下以15℃/min的升温速率从30℃升温到800℃，并在该温度下恒温活化1.5h，活化后降至室温，将活化后得到样品取出用去离子水洗涤除去杂质，再用去离子水反复清洗直到pH值为7，最后在60℃下干燥去除水份，制得介孔炭材料。
4.根据权利要求1-3任一项所述的有机钾催化活化木质素磺酸钠制备介孔炭材料的方法，其特征在于：所述的有机钾盐活化剂是浓度为50％的酒石酸钾溶液。
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