[发明专利]利用锰化合物制备的中孔炭及制备方法

说明书

本发明公开了一种利用锰化合物制备的中孔炭及其制备方法。该方法是利用锰的化合物在炭前驱体热解炭化过程中分解形成的氧化锰晶体纳米颗粒具有中孔尺寸特性，以及锰的化合物对炭前驱体具有催化成炭的特点，以锰的化合物为模版剂前驱体制备中孔炭，具体如下：1、将热塑性炭前驱体同锰的化合物通过固相粉末或液相溶液均匀混合；2、在惰性气氛中将混合物高温炭化，得到包裹MnO纳米颗粒的炭化物；3、将炭化物与稀酸溶液均匀混合，去除MnO，得到中孔炭。本发明制备的中孔炭比表面积高、中孔率高、中孔容大，且孔隙结构、孔径分布易于调控，且可大幅降低炭前驱体的炭化温度，能够广泛应用于吸附、催化、分离等领域。

技术领域

本发明属于一种中孔炭及其制备方法，具体为利用锰化合物制备的中孔炭及其制备方法，所得中孔炭可应用于吸附、催化、分离和电化学等方面。

背景技术

多孔炭是一种广泛使用的吸附剂，具有比表面积高、孔体积大、表面化学官能团丰富等优点，拥有较高的吸附性能，在环境保护领域蓬勃发展，可有效地处理水体、大气中多种污染物。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)对多孔材料内部孔隙按照其孔径大小进行了划分，其包括微孔(＜2nm)、中孔(2～50nm)和大孔(＞50nm)。

传统多孔炭多为微孔活性炭，相对于微孔活性炭，中孔炭具有如下优点：由于孔尺寸较微孔大，即可吸附尺寸较大的有机污染物，也可以作为通道促进小分子物质的吸附；对于CO₂等具有较高电四极矩的气体分子，其气体分子不仅在微孔内发生微孔填充，而且还会在较大的孔道内发生毛细凝聚，而CH₄等无电四极矩的分子则不会在大孔道内发生凝聚，根据这一特性，可以利用中孔炭实现不同性质气体分子的分离；中孔能促进离子在孔道内部的扩散，中孔炭在电容器中表现出更高的能量密度，可以在新能源领域被用作双层电容器中的电极材料。

并且，如下表1所述的大分子污染物大致分子直径：

表1

吸附质	分子直径(nm)	吸附质	分子直径(nm)
结晶紫	1.31	维生素B2	1.23
酸性红88	1.23	维生素B12	1.84
赤藓红	1.90	鞣酸	1.60
亚甲基蓝	1.09	阿尔法环状糊精	1.14
二甲酚橙	1.44	伽马环状糊精	1.31
酸性蓝90	2.09	直接黄11	3.47
碱性蓝90	1.41