[发明专利]一种改性炭材料及其制备工艺和应用

权利要求书

1.一种改性炭材料在合成氧化钛或介孔氧化铁中的制备工艺，所述制备工艺包括以下内容：

S1：将炭材料加入到有机溶剂中，混合均匀后进行分离、在100～140℃条件下干燥5～15h；所述有机溶剂为乙醇、丙醇、丁醇中的一种或几种；所述炭材料与有机溶剂的质量比为10～20：100；所述炭材料的直径为5～10nm；

S2：将步骤S1得到的干燥后物料进行碱处理，然后进行洗涤、在100～140℃条件下干燥5～15h；所述碱处理为将步骤S1得到的干燥后物料与无机碱水溶液混合，所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或几种，所述步骤S1得到的干燥后物料、无机碱、水的质量比为9～21：2～6：100；所述碱处理温度为50～90℃；所述碱处理时间为1～6h；

S3：将氢氧化钠、醇溶剂、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、水与步骤S2得到的干燥后物料混合，混合均匀后进行分离得到改性炭材料；其中，所述醇溶剂选自乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇中的一种或几种；所述步骤S2得到的干燥后物料、氢氧化钠、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、醇溶剂、水的质量比为4～11：0.4～1.1：9～21：78～110：100；混合处理温度为55～95℃，处理时间1～6h；

合成氧化钛时，还包括：

S4：将改性炭材料、硫酸钛、尿素、十六烷基三甲基溴化铵和水混合，然后进行低温热处理；所述低温热处理是在100～140℃条件下干燥5～15h；

S5：将步骤S4得到的物料与水混合并进行恒温处理，最后经洗涤、干燥和焙烧后得到金属氧化物；所述恒温处理温度为110～190℃，处理时间为10～35h；

或，合成介孔氧化铁时，还包括：

S6：将改性炭材料、铁盐、氯化钠、尿素和水混合，然后进行低温热处理；所述低温热处理是在100～140℃条件下干燥5～15h；

S7：将步骤S6得到的物料与水混合并进行恒温处理，最后经洗涤、干燥和焙烧后得到介孔氧化铁；所述恒温处理温度为100～200℃；处理时间为2～30h。

2.按照权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：步骤S2中所述步骤S1得到的干燥后物料、无机碱、水的质量比为10～20：3～5：100。

3.按照权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：步骤S2中所述碱处理温度为60～80℃；处理时间为2～5h。

4.按照权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：步骤S3中所述的醇溶剂为丙醇和/或异丙醇。

5.按照权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：步骤S3中所述步骤S2得到的干燥后物料、氢氧化钠、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、醇溶剂、水的质量比为5～10：0.5～1：10～20：80～100：100。

6.按照权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：步骤S3中混合处理温度为60～90℃；处理时间2～5h。

7.按照权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：步骤S1中所述炭材料采用如下方法进行制备：将介孔硅、糖类物质和水混合，然后经干燥、焙烧处理、碱处理、洗涤、干燥后得到炭材料。

8.按照权利要求7所述的制备工艺，其特征在于：所述的介孔硅为SBA-15分子筛，孔径为5～10nm；所述的糖类为蔗糖和/或葡萄糖；其中糖类物质、介孔硅和水的质量比为18～55：4～11：100。

9.按照权利要求8所述的制备工艺，其特征在于：糖类物质、介孔硅和水的质量比为20～50：5～10：100。

10.按照权利要求7所述的制备工艺，其特征在于：所述干燥为在100～140℃条件下干燥5～15h。

11.按照权利要求7所述的制备工艺，其特征在于：所述的焙烧为在惰性气氛中，在500～900℃条件下焙烧1～11 h；所述惰性气氛为氮气、氩气或氦气。