[发明专利]一种改性炭材料及其制备工艺和应用

说明书

本发明公开了一种改性炭材料及其制备工艺和应用，所述改性碳材料制备工艺首先将炭材料加入到有机溶剂中，混合均匀后进行分离干燥；将干燥后物料进行碱处理，然后进行洗涤、干燥；最后与氢氧化钠、醇溶剂、3‑氯‑2‑羟丙基三甲基氯化铵、水混合，混合均匀后进行分离得到改性炭材料。本发明制备的改性后的炭材料可以在合成金属氧化物程中顺利地进入金属氧化物内，从而可以合成出具有介孔结构的金属氧化物，可以解决目前合成介孔材料中介孔难以形成的问题。

技术领域

本发明属于多孔无机材料制备技术领域，特别是涉及一种含有介孔的金属氧化物及其合成方法。

背景技术

多孔材料在精细化学中有广泛的应用，如吸附、催化、药物载体、可再生能源的生产以及纳米器件等。介孔材料具有规则、可调的孔道结构和较高的热稳定性，在吸附有毒物质、分离、光催化裂解、锂离子电池、气体传感器、药物载体等领域具有广阔的应用前景，其中介孔氧化铁和氧化硅是应用比较广泛的材料。

介孔氧化铁在吸附、催化、气敏材料、电极材料、磁性存储、染料和颜料、离子交换等领域有着广泛的应用。但是，氧化铁具有复杂的晶相，在晶化过程中容易引起骨架坍塌，使得介孔氧化铁的制备存在一定的困难。

CN102951687A公开了一种氧化铁介孔微球及其制备方法，是将原料按一定比例配置成前驱液，其中原材料包括铁源，成孔剂和溶剂；将前驱液通过喷雾干燥造粒，得到微球粉末；将微球粉末在220～600℃下煅烧，以得到不同含碳量，不同晶化程度以及不同价态的氧化铁介孔微球。

CN104016405A公开了一种花状介孔二氧化钛材料及其制备方法与应用，是将模板剂加于稀释剂中，并添加浓盐酸，搅拌均匀；再向上述溶液中加入钛源，搅拌；然后将溶液置于一段时间，再于80-90℃晶化6～12小时；样品经回流去除表面活性剂，干燥，即可得到花状介孔二氧化钛。

CN1834021A公开了一种介孔空心球状二氧化钛粉体的制备方法，是将钛的氯化物用纯水配制成水溶胶，将水溶胶稀释后导入到喷雾干燥仪中进行喷雾干燥，所得产物即为由纳米二氧化钛颗粒构成的空心球状粉体。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种改性炭材料及其制备工艺和应用。本发明制备工艺通过对炭材料进行改性处理，改性后的炭材料可以在合成金属氧化物时顺利地进入金属氧化物，从而可以合成出具有介孔结构的金属氧化物材料，可以解决目前合成介孔材料中介孔难以形成的问题。

本发明第一方面提供一种改性炭材料的制备工艺，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干燥；

S2：将步骤S1得到的干燥后物料进行碱处理，然后进行洗涤、干燥；

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。

上述改性炭材料的制备工艺中，步骤S1中所述有机溶剂为乙醇、丙醇、丁醇中的一种或几种。

上述改性炭材料的制备工艺中，步骤S1中所述炭材料与有机溶剂的质量比为10～20：100。

上述改性炭材料的制备工艺中，步骤S1中所述干燥是在100～140℃条件下干燥5～15h。

上述改性炭材料的制备工艺中，步骤S1中所述混合采用超声处理，采用的超声波频率为15KHz-10MHz，功率按溶液体积计为20～100W/L，超声时间为10～70min，优选20～60min。

上述改性炭材料的制备工艺中，步骤S2中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，优选10～20：3～5：100。