[发明专利]一种多孔碳花吸附材料及其制备方法和应用

说明书

一种多孔碳花吸附材料及其制备方法和应用，将联苯胺加入有机溶剂中搅拌至联苯胺溶解，得到溶液；然后加入联苯四甲酸二酐继续搅拌均匀，得到聚亚酰胺；然后将聚亚酰胺在170‑190℃下水热晶化10h，得到沉积物，洗涤、干燥，得到黄色固体粉末，将黄色固体粉末在氮气气氛下350℃保持1‑3h，然后继续升温至900℃，保温2‑4h，得到多孔碳花吸附材料。本发明制备工艺简单，无模板，自组装，实验周期短，并且重现性好、反应条件温和、产品形貌可控、分散性好、具有良好的循环利用性能，对新型高效CO₂吸附材料有较高的参考和研究价值。

技术领域

本发明涉及一种吸材料，具体涉及一种多孔碳花吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代化工业蓬勃发展全球CO₂浓度逐步升高，CO₂是产生温室效应的主要气体。温室效应将导致全球气候气候变暖、冰川融化、海平面上升和病虫害增加等等一系列的环境问题。目前由于CO₂浓度升高引起的环境问题已经成为全球性的环境问题。CO₂捕捉和储存技术(CCS)是控制CO₂排放的有效手段之一。碳材料多孔碳基材料包括活性炭、碳纳米管、碳分子筛、有序介孔碳等，其中有序介孔碳是孔径介于2-50nm的多孔纳米碳材料，多孔纳米碳材料的微观形貌有球状、棒状、正方体状、玫瑰花状等，具有发达的孔隙结构、巨大的比表面积和孔容、规则的孔结构、低比重、良好的热稳定性和化学稳定性、优良的吸附能力等，能够使CO₂在其孔隙内吸附和储存而自身的物理化学性质保持稳定。

近十年来，由低维片段如碳纳米管或者石墨烯片组装而成的三维结构碳材料，因其结构上可能潜在特殊的性能和取得某一非常规的优势，而备受人们关注。许多人因此将它应用与电化学领域研究如电催化和能量储存，但从未有人将其应用与吸附作用特别是CO₂吸附的研究。芳香骨架的高分子聚合物如聚吡啶和聚苯胺在热处理下能够定向合成碳纳米片。相比小分子有机聚合前驱体热解，芳香骨架的高聚前驱体主要特点是有优异的热稳定性和高的碳化率。然而，被用来合成碳纳米片的高聚前驱体数量却有限。单体的选择和聚合作用条件甚至聚合前驱体的自行组装行为都将影响产品的微观形貌。作为“由下至上”自组装合成过程，聚合物晶化通常涉及聚合物链来来回回折叠，因此形成二维叠成结构后会进一步转化成三维球粒。如是通过调节晶化条件、叠成结构的合成和易控制的球粒，致使聚合物在自行组装过程中能够很好的调控聚合物产品的形貌。

现有CO₂固体吸附材料制备过程复杂，并且存在吸附容量低的问题。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的是一种多孔碳花吸附材料及其制备方法和应用，通过溶剂热法制备出来的均一、规则多孔碳花，三维分层结构大大提高多孔碳的比表面积，具有大的CO₂吸附容量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种多孔碳花吸附材料的制备方法，将联苯胺加入有机溶剂中搅拌至联苯胺溶解，得到溶液；然后加入联苯四甲酸二酐继续搅拌均匀，得到聚亚酰胺；然后将聚亚酰胺在170-190℃下水热晶化10h，得到沉积物，洗涤、干燥，得到黄色固体粉末，将黄色固体粉末在氮气气氛下350℃保持1-3h，然后继续升温至900℃，保温2-4h，得到多孔碳花吸附材料。

本发明进一步的改进在于，有机溶剂为甲基甲酰胺。

本发明进一步的改进在于，溶液中联苯胺浓度为14.8gL^-1。

本发明进一步的改进在于，加入联苯四甲酸二酐后继续搅拌的时间为10h。

本发明进一步的改进在于，氮气的流量为200-300mLmin^-1。