[发明专利]蜂窝状碳材料的制备方法、及其制备的蜂窝状碳材料和该蜂窝状碳材料的应用

说明书

本发明提供一种蜂窝状碳材料的制备方法、及其制备的蜂窝状碳材料和该蜂窝状碳材料的应用。所述的蜂窝状碳材料的制备方法包括以下步骤：1)制备空心碳球；2)将所述的空心碳球与活化剂混合，加入蒸馏水研磨、搅拌，得混合产物；3)加热混合产物，得黑色产物；4)将所述的黑色产物冲洗至中性、烘干，得蜂窝状碳材料；所述的活化剂采用氢氧化钾；所述的空心碳球与氢氧化钾的质量比为1:1～3；所述的方法制备的蜂窝状碳材料能够用作水中污染物的吸附剂。所述的制备方法工艺环保，制备过程几乎不产生废气，且所述的蜂窝状碳材料比表面积高，具有较高的吸附性能，其对于水中的污染物，尤其是重金属Cr具有好的吸附性，从而更加适于实用。

技术领域

本发明属于材料合成技术领域，特别涉及一种蜂窝状碳材料的制备方法、及其制备的蜂窝状碳材料和该蜂窝状碳材料的应用；所述的蜂窝状碳材料具有很高的比表面积。

背景技术

自从碳材料被发现以来，由于其形貌可控，如碳球、碳纳米线、碳纳米管等，以及粒径较小，一般为微纳米级，使其在各大领域中都展现了良好的应用和发展潜力。但是，许多领域要求材料拥有较高的比表面积，而传统生物碳的比表面积一般不大，并不能满足高比表面积的要求，因此，人们制备了活性碳。一般来讲，活性炭的比表面积大于1000m²/g，可以满足性能方面的需求，但是活性碳的制备一般是使用植物高温热解，在制备过程中会产生大量的废气，对环境产生一定的污染。

随着全球环境问题日益严重，人们开始探求简单、环保和效益较高的合成碳材料的制备方法。糖类化合物，如葡萄糖，是自然界分布最广且最为重要的一种单糖，无臭，味甜，有吸湿性，易溶于水，含五个羟基，一个醛基，具有多元醇和醛的性质。加之具有来源广泛和生物兼容性，使其在高性能复合材料中显示出巨大的应用前景。例如，靳秀芝等采用不同糖类作为碳源，通过水热反应合成了空心碳球，见“靳秀芝,韩涛,唐艳华.尺寸可控空心碳球的水热合成[J].稀有金属材料与工程,2011,40(S1):101-103.”，水热法合成的碳球拥有丰富的表面官能团，在环境等领域拥有极大应用潜力。但是，利用水热法合成的碳球不可避免会产生团聚现象，随着水热反应温度的升高和反应时间的延长，这种团聚现象更加严重；而空心碳球的团聚会使其很难与活化剂结合造孔，导致碳材料的内部造孔效果差，因此，水热合成的碳球需要进一步处理才能继续应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺环保、制备过程几乎不产生废气的高比表面积的蜂窝状碳材料的制备方法。

本发明的这一发明目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的，一种蜂窝状碳材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)水热法制备空心碳球；

2)将所述的空心碳球与活化剂混合，加入蒸馏水研磨、搅拌，得混合产物；

3)加热混合产物，得黑色产物；

4)将所述的黑色产物冲洗至中性、烘干，得蜂窝状碳材料。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的蜂窝状碳材料的制备方法，其中所述的活化剂采用氢氧化钾。

优选的，前述的蜂窝状碳材料的制备方法，其中所述的空心碳球与氢氧化钾的质量比为1:1～3。

优选的，前述的蜂窝状碳材料的制备方法，其中所述的搅拌采用磁力搅拌或者机械搅拌，其搅拌时间≧24h。

优选的，前述的蜂窝状碳材料的制备方法，其中所述的混合产物采用马弗炉加热，其加热温度≧800℃，加热时间≧2h。

优选的，前述的蜂窝状碳材料的制备方法，其中所述的混合产物采用马弗炉加热，其加热温度≦900℃。

优选的，前述的蜂窝状碳材料的制备方法，其中所述的冲洗采用60±2℃的蒸馏水和无水酒精循环冲洗。