CN114835122B - 一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法，包括以下步骤：首先将煤矸石经碱熔活化、酸浸除杂提取富硅溶液，以间苯二酚和甲醛为碳源，离子液体为催化剂、模板剂，采用溶胶凝胶法经超临界干燥后制备出RF/SiO2复合气凝胶粉体，然后将RF/SiO2复合气凝胶粉体在放电等离子烧结炉中经快速碳化处理，碳热还原工艺，得到SiC气凝胶粉体。本发明采用煤矸石提取的富硅溶液为硅源，经离子液体的催化得到硅碳元素分布均匀的RF/SiO2复合气凝胶粉体，并且采用的离子液体以及煤矸石相比于有机溶剂和有机硅烷无污染，更加绿色环保，为固体废弃物煤矸石的回收再利用提出了新的方法。

Description

一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法
技术领域
本发明属于气凝胶制备技术领域，具体涉及一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法。
背景技术
煤矸石是煤炭开采与洗煤选煤过程中产生的固体废弃物，约占原煤产量的10~30%，绝大多数的煤矸石以填埋、堆积的这种落后并且不安全的方式处置，时而会有自燃现象的发生，不仅占用土地，还会对矿山环境和水土环境造成污染。而煤矸石中含有大量的硅元素，SiO2含量可达40~65%，从煤矸石中提取硅元素制备硅制品能够充分实现煤矸石的资源化利用，大大提高其综合利用率和附加价值。
SiC材料由于其具有高硬度、高导热性和化学惰性等优异的化学和物理性能，不仅可以作为高温结构材料，还可以作为催化应用的载体。SiC作为一种带隙较大的半导体材料，在大功率高频电子、光电、抗辐射、吸波器件等方面也具有广阔的应用前景。然而，传统的SiC复合材料存在高密度、窄带等缺点，极大地限制了其在航空工业中的应用。SiC气凝胶作为一种轻质微波吸收材料的研究还很少。
中国专利CN 110668446 A采用正硅酸甲酯和有机硅烷为硅源，通过溶胶凝胶法，再以乙醇溶剂置换2次、正己烷溶剂置换3 次，通过梯度常压干燥得到苯基杂化SiO2气凝胶，最后采用镁热还原，在惰性气体保护下，得到SiC气凝胶，该方法制备工艺较为复杂，且制备周期较长，不利于规模化生产。中国专利CN 102897764 A以有机硅烷作为硅源，苯二酚和甲醛为碳源制备成溶胶后，通过碳热还原反应得到SiC气凝胶，该方法有机硅烷成本较高，并且具有一定毒性，操作复杂并且制备周期较长，得到的SiC气凝胶不具有纳米孔道。中国专利CN 109320282 A虽然采用水玻璃为硅源，但是在形成SiO2凝胶后通过超声混合属于宏观混合，没有形成Si-C键。
发明内容
本发明为了解决目前SiC气凝胶制备工艺复杂、制备周期较长，不利于规模化生产等问题，提供一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法。
本发明由如下技术方案实现的：一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法，包括以下步骤：
(1) 将煤矸石与固体碱以质量比为1:0.5混合并研磨至≤200目，置于马弗炉中以5℃/min升温至800℃±20℃，保温2h，得到活化煤矸石；
(2) 将活化煤矸石与25%的硝酸溶液按固液比1:8混合，常温下搅拌20-30 min，以5000-8000 r/min离心10-15 min，取上层清液，得到溶液A;
(3)将间苯二酚、甲醛、无水乙醇与去离子水按1:2:20:5的摩尔比混合，并且在40-60 ℃的水浴条件下搅拌0.5-1 h，得到溶液B；
4)将溶液B倒入溶液A中，搅拌15-30min，得到溶液C；
5)向溶液C中加入离子液体，机械搅拌0.5-1h，水浴进行凝胶和老化，得到RF/SiO2复合湿凝胶；
6)将步骤(5)所得RF/SiO2复合湿凝胶打碎成粉末，用无水乙醇进行溶剂置换24h，无水乙醇与凝胶粉体的体积比为2-4:1；
7)将步骤(6)所得RF/SiO2复合湿凝胶置入加好无水乙醇的超临界反应釜中，持续通入液态CO230min-1h进行溶剂置换，加热至压力达到7.39 MPa以上，温度达到31.06℃以上，保持超临界状态4 h，冷却至室温，得到RF/SiO2复合气凝胶粉体；
8)将步骤(7)所得RF/SiO2复合气凝胶粉体置入放电等离子烧结炉内抽真空并升温，通入1200-1800A的脉冲直流电流，以50-120℃/min升温至800℃，保温5min，完成碳化过程；然后以30-100℃/min升温至1500℃，保温10 min，得到碳化硅气凝胶粉体。
其中，步骤(1)所述煤矸石为山西朔州煤矸石，其中SiO2质量百分比含量为38.4％；所述固体碱为无水碳酸钠、无水碳酸钾、氢氧化钠中的一种或几种以任意比例混合。步骤(5)所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐中的一种或几种以任意比例混合，所用离子液体质量为1-2 g，搅拌速度为500-600 r/min；水浴温度为40-60℃，水浴时间为24h。
本发明所涉及的酸溶液，若无特殊说明，皆为以去离子水作溶剂的溶液。
与现有技术相比：本发明选用煤矸石作为硅源，相比于有机硅烷作为硅源，煤矸石无毒且廉价，并且为煤矸石的回收再利用提出新的方法。本发明所使用的离子液体为安全无毒的绿色溶剂，相比于有机试剂催化复合凝胶，避免了大量废液的产生，更加环保无污染。本发明所用的离子液体作为Si、C复合的催化剂，促进凝胶骨架形成均匀的网状结构，通过阴阳离子之间的静电作用可以使凝胶颗粒稳定悬浮，避免团聚长大或凝聚形成沉淀，孔径分布集中。
本发明选用放电等离子烧结炉进行真空加热，快速升温过程极大地抑制了传统烧结初期的表面扩散所导致的颈部生长及烧结激活能的低效率损耗，从而使气凝胶在烧结中期保留了较强的烧结活性和物质扩散速度，促进了SiC晶粒的生成，减缓气凝胶在升温过程中三维网络结构的坍塌，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例1、2、3制备得到的SiC气凝胶的XRD图；
图2为本发明实施例1制备得到的SiC气凝胶的扫描电镜图；
图3为本发明实施例2制备得到的SiC气凝胶的EDS图。
图4为本发明实例4制备得到的SiC气凝胶的N2吸附脱附曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，所有在此使用的技术和科学术语，和本发明所属领域内的技术人员所通常理解的意思相同，在此公开引用及他们引用的材料都将以引用的方式被并入。
本领域技术人员意识到的通过常规实验就能了解到的描述的特定实施方案的等同技术，都将包含在本申请中。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的仪器设备，如无特殊说明，均为实验室常规仪器设备；下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均为由常规生化试剂商店购买得到的。
实施例1：
取50 g煤矸石生料，25 g无水碳酸钠，混合均匀后研磨至200目以下，置于马弗炉中以5 ℃/min升温至800 ℃，保温2 h，得到活化煤矸石38.4 g；
将38.5 g的活化煤矸石与268ml的25%的硝酸溶液混合，常温下搅拌20-30 min，以5000 r/min离心10 min，取上层清液，得到溶液A；
取间苯二酚0.92 g，甲醛4 ml，无水乙醇12 ml，去离子水5 ml，在50℃的水浴条件下搅拌0.5 h，得到溶液B；
取21 ml的溶液A，将溶液B倒入溶液A中，调节溶液A与溶液B的体积比为1:1，搅拌15 min，得到溶液C；
向溶液C中加入1 g的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，机械搅拌0.5 h，在50 ℃的水浴条件下进行凝胶和老化24 h，得到RF/SiO2复合湿凝胶；
将RF/SiO2复合湿凝胶打碎成粉末，在无水乙醇进行溶剂置换24 h，无水乙醇与凝胶粉体的体积比为2:1；
将所得RF/SiO2复合湿凝胶置入加好无水乙醇的超临界反应釜中，持续通入液态CO230min进行溶剂置换，加热至压力为7.45MPa，温度为33.12℃，保持超临界状态4 h，冷却至室温，得到RF/SiO2复合气凝胶粉体；
将所得RF/SiO2复合气凝胶置入放电等离子烧结炉内抽真空并快速升温，通入1500 A的脉冲直流电流，以50 ℃/min升温至800 ℃，保温5 min，完成碳化过程。以50 ℃/min升温至1500 ℃，保温10min，得到SiC气凝胶粉体。
实施例2：
取50 g煤矸石生料，25 g无水碳酸钠，混合均匀后研磨至200目以下，置于马弗炉中以5 ℃/min升温至800 ℃，保温2 h，得到活化煤矸石39.6g；
将39.6 g的活化煤矸石与277ml的25%的硝酸溶液混合，常温下搅拌20-30 min，以5000 r/min离心10 min，取上层清液，得到溶液A；
取间苯二酚0.92 g，甲醛4 ml，无水乙醇12 ml，去离子水5 ml，在50℃的水浴条件下搅拌0.5 h，得到溶液B；
取40 ml的溶液A，将溶液B倒入溶液A中，调节溶液A与溶液B的体积比为2:1，搅拌15 min，得到溶液C；
向溶液C中加入1 g的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，机械搅拌0.5 h，在50 ℃的水浴条件下进行凝胶和老化24 h，得到RF/SiO2复合湿凝胶；
将RF/SiO2复合湿凝胶打碎成粉末，在无水乙醇进行溶剂置换24 h，无水乙醇与凝胶粉体的体积比为2:1；
将所得RF/SiO2复合湿凝胶置入加好无水乙醇的超临界反应釜中，持续通入液态CO245min进行溶剂置换，加热至压力为7.64MPa，温度为34.12℃，保持超临界状态4 h，冷却至室温，得到RF/SiO2复合气凝胶粉体；
将所得RF/SiO2复合气凝胶置入放电等离子烧结炉内抽真空并快速升温，通入1500 A的脉冲直流电流，以100 ℃/min升温至800 ℃，保温5 min，完成碳化过程。以50 ℃/min升温至1500 ℃，保温10 min，得到SiC气凝胶粉体。
实施例3：
取50 g煤矸石生料，25 g无水碳酸钾，混合均匀后研磨至200目以下，置于马弗炉中以5 ℃/min升温至820 ℃，保温2 h，得到活化煤矸石37.9g；
将37.9 g的活化煤矸石与265ml的25%的硝酸溶液混合，常温下搅拌20-30 min，以8000 r/min离心10 min，取上层清液，得到溶液A;
取间苯二酚0.92 g，甲醛4 ml，无水乙醇12 ml，去离子水5 ml，在50℃的水浴条件下搅拌0.5 h，得到溶液B；
取40 ml的溶液A，将溶液B倒入溶液A中，调节溶液A与溶液B的体积比为2:1，搅拌15 min，得到溶液C；
向溶液C中加入1 g的1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐，机械搅拌0.5 h，在50 ℃的水浴条件下进行凝胶和老化24 h，得到RF/SiO2复合湿凝胶；
将RF/SiO2复合湿凝胶打碎成粉末，在无水乙醇进行溶剂置换24 h，无水乙醇与凝胶粉体的体积比为2:1；
将所得RF/SiO2复合湿凝胶置入加好无水乙醇的超临界反应釜中，持续通入液态CO245min进行溶剂置换，加热至压力为7.44MPa，温度为31.96℃，保持超临界状态4 h，冷却至室温，得到RF/SiO2复合气凝胶粉体；
将所得RF/SiO2复合气凝胶置入放电等离子烧结炉内抽真空并快速升温，通入1500 A的脉冲直流电流，以120 ℃/min升温至800 ℃，保温5 min，完成碳化过程。以60 ℃/min升温至1500 ℃，保温10 min，得到SiC气凝胶粉体。
实施例4：
取50 g煤矸石生料，25 g氢氧化钠，混合均匀后研磨至200目以下，置于马弗炉中以5 ℃/min升温至800 ℃，保温2 h，得到活化煤矸石38.9g；
将38.9 g的活化煤矸石与272ml的25%的硝酸溶液混合，常温下搅拌20-30 min，以6000 r/min离心10 min，取上层清液，得到溶液A;
取间苯二酚0.92 g，甲醛4 ml，无水乙醇12 ml，去离子水5 ml，在50℃的水浴条件下搅拌0.5 h，得到溶液B；
取60 ml的溶液A，将溶液B倒入溶液A中，调节溶液A与溶液B的体积比为3:1，搅拌15 min，得到溶液C；
向溶液C中加入1 g的1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐，机械搅拌0.5 h，在50 ℃的水浴条件下进行凝胶和老化24 h，得到RF/SiO2复合湿凝胶；
将RF/SiO2复合湿凝胶打碎成粉末，在无水乙醇进行溶剂置换24 h，无水乙醇与凝胶粉体的体积比为2:1；
将所得RF/SiO2复合湿凝胶置入加好无水乙醇的超临界反应釜中，持续通入液态CO21 h进行溶剂置换，加热至压力为7.56MPa，温度为32.82℃，保持超临界状态4 h，冷却至室温，得到RF/SiO2复合气凝胶粉体；
将所得RF/SiO2复合气凝胶置入放电等离子烧结炉内抽真空并快速升温，通入1500 A的脉冲直流电流，以120 ℃/min升温至800 ℃，保温5min，完成碳化过程。以60 ℃/min升温至1500 ℃，保温10 min，得到SiC气凝胶粉体。
实施例5：
取50 g煤矸石生料，25 g无水碳酸钠，混合均匀后研磨至200目以下，置于马弗炉中以5 ℃/min升温至800 ℃，保温2 h，得到活化煤矸石37.3g；
将37.3 g的活化煤矸石与261ml的25%的硝酸溶液混合，常温下搅拌20-30 min，以7000 r/min离心10 min，取上层清液，得到溶液A;
取间苯二酚0.92 g，甲醛4 ml，无水乙醇12 ml，去离子水5 ml，在50℃的水浴条件下搅拌0.5 h，得到溶液B；
取80 ml的溶液A，将溶液B倒入溶液A中，调节溶液A与溶液B的体积比为4:1，搅拌15 min，得到溶液C；
向溶液C中加入1 g的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐，机械搅拌0.5 h，在50 ℃的水浴条件下进行凝胶和老化24 h，得到RF/SiO2复合湿凝胶；
将RF/SiO2复合湿凝胶打碎成粉末，在无水乙醇进行溶剂置换24 h，无水乙醇与凝胶粉体的体积比为2:1；
将所得RF/SiO2复合湿凝胶置入加好无水乙醇的超临界反应釜中，持续通入液态CO21 h进行溶剂置换，加热至压力为7.59MPa，温度为33.02℃，保持超临界状态4 h，冷却至室温，得到RF/SiO2复合气凝胶粉体；
将所得RF/SiO2复合气凝胶置入放电等离子烧结炉内抽真空并快速升温，通入1500 A的脉冲直流电流，以120 ℃/min升温至800 ℃，保温5 min，完成碳化过程。以60 ℃/min升温至1500 ℃，保温10 min，得到SiC气凝胶粉体。
本发明采用煤矸石提取的富硅溶液为硅源，经离子液体的催化得到硅碳元素分布均匀的RF/SiO2复合气凝胶粉体，并且采用的离子液体以及煤矸石相比于有机溶剂和有机硅烷无污染，更加绿色环保，为固体废弃物煤矸石的回收再利用提出了新的方法。
对实例1、2、3所得样品进行XRD物相分析，从图1可以看出，在10°-30°之间出现的馒头峰为气凝胶典型的非晶峰，在35.6°,60.1°,71.9°出现了SiC的典型特征峰，对应β-SiC，在33.7°，41.4°的特征峰也证明了部分α-SiC的存在，证明所制样品为SiC气凝胶。
为了观察所得SiC气凝胶的微观形貌，对实例2所得样品进行扫描电镜分析，由图2可以明显看出，所得SiC气凝胶呈现三维空间网络结构，纳米颗粒间的空隙形成介孔，链与链之间形成大孔，气凝胶骨架交联程度高。说明经放电等离子烧结炉快速升温后，SiC气凝胶仍保持了三维网络结构，提高了生产效率。
通过EDS对实例3所得样品进行Si、C元素的分析，由图3可以看出，Si、C元素在离子液体作催化复合作用下均匀分散，凝胶骨架为均匀的网状结构，离子液体阴阳离子之间的静电作用可以凝胶颗粒稳定悬浮，避免气凝胶粒子之间发生团聚或凝聚，孔径分布集中。
对实例4所得样品的进行比表面积的测量，所制样品的比表面积为452.36m2/g，由图4可知，样品的N2吸附脱附等温线为第Ⅳ类吸附曲线，即典型的介孔材料吸附-脱附特征曲线，气凝胶的N2吸附曲线和脱附曲线并不完全重合，存在磁滞回线，出现了毛细凝聚现象，产生了属于H3型的回滞环，表明产生的可能是狭缝中的介孔或大孔。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法，其特征在于：包括下述步骤：
1)将煤矸石与固体碱以质量比为1:0.5混合并研磨至≤200目，置于马弗炉中以5℃/min升温至800℃±20℃，保温2h，得到活化煤矸石；
2)将活化煤矸石与25%的硝酸溶液按固液比1:8混合，常温下搅拌20-30min，搅拌后离心分离，取上层清液，得到溶液A；
3)将间苯二酚、甲醛、无水乙醇与去离子水按1:2:20:5的摩尔比混合，水浴条件下搅拌0.5-1h，得到溶液B；
4)将溶液B倒入溶液A中，搅拌15-30min，得到溶液C；
5)向溶液C中加入离子液体，机械搅拌0.5-1h，水浴进行凝胶和老化，得到RF/SiO2复合湿凝胶；
6)将步骤(5)所得RF/SiO2复合湿凝胶打碎成粉末，用无水乙醇进行溶剂置换24h，无水乙醇与凝胶粉体的体积比为2-4:1；
7)将步骤(6)所得RF/SiO2复合湿凝胶置入加好无水乙醇的超临界反应釜中，持续通入液态CO2进行溶剂置换，加热至温度压力达到液态CO2超临界状态，保持超临界状态4 h，冷却至室温，得到RF/SiO2复合气凝胶粉体；
8)将步骤(7)所得RF/SiO2复合气凝胶粉体置入放电等离子烧结炉内抽真空并升温，通入1200-1800A的脉冲直流电流，以50-120℃/min升温至800℃，保温5min，完成碳化过程；然后以30-100℃/min升温至1500℃，保温10 min，得到碳化硅气凝胶粉体。
2.根据权利要求1所述的一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法，其特征在于：步骤(1)中煤矸石中SiO2质量百分比含量为38.4％。
3.根据权利要求1所述的一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法，其特征在于：步骤(1)中所述固体碱为无水碳酸钠、无水碳酸钾、氢氧化钠中的一种或几种以任意比例混合。
4.根据权利要求1所述的一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法，其特征在于：步骤(2)中的搅拌速度为500-600 r/min；离心速率为5000-8000 r/min，离心10-15 min。
5.根据权利要求1所述的一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法，其特征在于：步骤(3)中水浴温度为40-60℃；搅拌速度为500-600r/min。
6.根据权利要求1所述的一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法，其特征在于：步骤(4)中所述溶液A与溶液B的体积比为1:1-4:1，搅拌速度为300-600 r/min。
7.根据权利要求1所述的一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法，其特征在于：步骤(5)中所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐中的一种或几种以任意比例混合，所用离子液体质量为1-2 g，搅拌速度为500-600 r/min；水浴温度为40-60℃，水浴时间为24 h。
8.根据权利要求1所述的一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法，其特征在于：步骤(7)中所述超临界干燥溶剂交换过程中，通入液态CO2时间为30min-1h，超临界状态为压力7.39 MPa，温度为≥31.06℃。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007033342A1 (de) * 2007-07-16 2009-01-22 Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung eV, ZAE Bayern Formkörper aus porösem Karbid-haltigem Kohlenstoff-Werkstoff, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung des Werkstoffes
CN102897764A (zh) * 2012-10-22 2013-01-30 南京工业大学 一种块状碳化硅气凝胶材料及其制备方法
CN108046265A (zh) * 2017-11-27 2018-05-18 中南大学 一种煤矸石与废活性炭制备碳化硅的方法
CN114315365A (zh) * 2022-01-24 2022-04-12 南京信息工程大学 一种碳化硅气凝胶材料及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20210276876A1 (en) * 2020-03-05 2021-09-09 University Of Wyoming Synthesis of high purity beta-silicon carbide

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007033342A1 (de) * 2007-07-16 2009-01-22 Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung eV, ZAE Bayern Formkörper aus porösem Karbid-haltigem Kohlenstoff-Werkstoff, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung des Werkstoffes
CN102897764A (zh) * 2012-10-22 2013-01-30 南京工业大学 一种块状碳化硅气凝胶材料及其制备方法
CN108046265A (zh) * 2017-11-27 2018-05-18 中南大学 一种煤矸石与废活性炭制备碳化硅的方法
CN114315365A (zh) * 2022-01-24 2022-04-12 南京信息工程大学 一种碳化硅气凝胶材料及其制备方法

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