[发明专利]有序改性介孔碳材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于介孔碳材料制备技术领域，具体地说，涉及一种使用铁氰化钾作为改性剂，在酸性条件下采用软模板法制备的有序改性介孔碳材料的制备方法。

背景技术

介孔材料不仅孔径适中、具有较大的比表面积和壁厚，且具有较高的热稳定性和水热稳定性。随着研究的深入，介孔碳材料的优越性逐步凸显。与介孔硅基材料相比，介孔碳材料除了具有更大的比表面积和孔容以外，也具有更高的化学稳定性、机械稳定性及其良好的导电性，在吸附、分离、催化、储氢、电池、超级电容器等领域具有广泛的应用前景。

DMF作为化工原料和优良溶剂被广泛应用于石化领域。在化工产品生产过程中产生的废水中含有大量的DMF，每年仅制革行业排放的含DMF废水就有1亿吨之多。DMF因可致肝脏功能异常、生殖毒性、增加患癌症的危险性等危害而为人们所关注。处理含DMF废水的主要方法有活性污泥法、吸附法、萃取法、膜技术、超临界水氧化法、化学法等。但以上各方法均存在问题，活性污泥法具有处理时间长、且降解不彻底的问题；超临界水氧化法由于条件苛刻，很难大规模应用；化学法耗能大、成本高；吸附法中吸附剂的容量有限，吸附后收集、再生耗能大。对于吸附法，吸附剂的性质在很大程度上限制了该法的实际应用。因此，开发一种吸附容量极大，能够吸附极性有机污染物、吸附后易于收集的吸附剂十分必要。

中国专利201310232070.5公开了一种负载金属或金属氧化物的介孔碳材料及其制备方法，包括以下步骤：将质量比例为40-64:18-40:60-120:3:2000-3000的表面活性剂、苯酚、甲醛、氢氧化钠、水混合，反应16-24h制得碳前驱体溶液；将负载金属盐按照与苯酚的投料质量比0.02-2:20加入到碳前驱体溶液中，反应20-30h；负载金属盐选自氯金酸、硝酸银、氯铂酸、硝酸镉、氯化铁、氯化镍、乙酸钴中的一种；负载金属盐加入到碳前驱体溶液中，同时还加入碳前驱体溶液体积2-4倍的水；将反应所得固体清洗、干燥，在非氧化性气氛下焙烧。金属离子与氢氧根反应易生成沉淀，影响介孔碳的孔径分布，影响负载金属的分布均匀性，同时对有机物吸附力较弱。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种在酸性条件下，以软模板法制备，具有较大比表面积、高水热稳定性，对石化污水中极性有机物吸附能力强，同时具有磁性易于回收，能够应用于DMF等工业废水吸附的有序改性介孔碳材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种有序改性介孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：在容器内将表面活性剂溶于体积分数为60％～70％乙醇溶液中，表面活性剂与乙醇溶液的质量比为表面活性剂：乙醇溶液＝2.5～3:16；

步骤2：在氮气氛围中，向容器内加入间苯二酚和铁氰化钾，间苯二酚、铁氰化钾和表面活性剂的质量比为间苯二酚：铁氰化钾：表面活性剂＝2.5～3:0.1～0.35:2.5～3，搅拌，使间苯二酚完全溶解；

步骤3：向步骤2的溶液中加入盐酸，将溶液调节为酸性，搅拌，使铁氰化钾完全溶解；

步骤4：向步骤3的溶液中加入甲醛溶液，甲醛溶液中甲醛与间苯二酚的质量比为甲醛:间苯二酚＝0.21～0.8：2.5～3，搅拌，体系逐渐变为焦糖色；

步骤5：将上清液倾倒，将固体陈化；陈化完成后真空热聚；

步骤6：将步骤5真空热聚得到的固体在氮气氛围条件下焙烧，焙烧之后降至室温；

步骤7：将步骤6得到的固体在马弗炉中再次焙烧，降温后研磨，得到有序改性介孔碳材料。

优选的是，所述表面活性剂为F127；

优选的是，所述步骤3加入盐酸后溶液的Ph值为0.5～1；

优选的是，甲醛溶液的质量分数为37％；

优选的是，所述真空热聚是在真空干燥箱中100℃真空热聚20～24h；

优选的是，所述步骤5陈化的具体步骤为：在30℃下陈化16～20h；

优选的是，所述步骤6焙烧的具体步骤为：在氮气氛围条件下，管式加热炉中，以2℃/min的升温速率升温至180℃，在此温度焙烧5h，再以2℃/min的升温速率继续升温至400℃，然后以5℃/min的升温速率升温至850℃，焙烧2h；

优选的是，所述步骤7焙烧的具体步骤为：在马弗炉中以8℃/min的升温速度升温至450℃，在此温度下焙烧2h；