[发明专利]一种活性炭纤维扩孔方法

说明书

本发明涉及一种活性炭纤维扩孔方法，所述方法为：将活性炭纤维和镁粉混合后加热进行反应，反应完成后洗涤，得到扩孔活性炭纤维。本发明提供的方法能够实现对活性炭纤维内外孔隙结构的精细控制，显著增加大孔的数量和孔容，且对纤维基本结构和性能影响小，得到的扩孔后的活性炭纤维和扩孔前结构几乎一致。本发明提供的方法还能为活性炭纤维功能化实现提供可靠路径，所得扩孔活性炭纤维可作为吸附剂或催化剂载体广泛的应用于能源、环保领域，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体涉及炭纤维制备领域，尤其涉及一种活性炭纤维扩孔方法。

背景技术

活性炭纤维具有比表面积大、孔隙多的特点，对有害性气体、液体、有害离子以及固体颗粒等具有强大的吸附去除功能，在能源、环保等众多领域具有广泛的应用。

现有技术中，活性炭纤维制备过程中通常采用水蒸气活化、酸碱活化、致孔剂处理等方式实现纤维内部孔结构的生成和调控。例如CN107973296A中公开了一种大孔径活性炭的制备方法，其将氢氧化物作为扩孔剂溶于乙醇中，经超声处理活性炭后再高温处理制得大孔径活性炭。CN110407210A中公开了一种在活性炭制备过程中通入NH₃的方式进行改性，在NH₃流量下冷却，通过有机物的挥发等作用实现扩孔处理，可有效改善孔结构，增加介孔数量，提高活性炭吸附容量。

上述扩孔方法虽然都能够实现活性炭或活性炭纤维的扩孔处理，但在孔结构控制方面不是很精细，扩孔比例不理想且扩孔后活性炭纤维的结构会受到一定程度影响。此外，上述工艺普遍比较复杂，安全性不好控制。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种活性炭纤维扩孔方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种活性炭纤维扩孔方法，所述方法为：将活性炭纤维和镁粉混合，然后对所得混合物加热进行反应，反应完成后洗涤，得到扩孔活性炭纤维。

本发明通过将活性炭纤维和镁粉混合后在高温下进行反应，反应过程中镁和炭形成化合物，反应完成后经过洗涤将所述化合物去除，即得到了扩孔活性炭纤维。

根据本发明，在所述混合前，还包括对活性炭纤维进行预处理的步骤，所述预处理包括：对所述活性炭纤维进行烘干。

活性炭纤维具有较强的吸湿性，烘干是为了去除活性炭纤维中的水分，避免在高温下金属镁与水发生反应而影响其结构和性能。本发明对所述烘干具体的条件不进行具体限定，只要能实现对活性炭纤维烘干的目的即可。优选地，所述烘干的条件可以为150℃下烘干2小时，该条件下烘干效果更佳，但非仅限于此。

根据本发明，所述反应在金属钽罐中进行。

本发明选择在金属钽罐中进行上述反应，是由于普通的反应容器的材料容易和反应物(镁粉和/或活性炭纤维)进行反应生成杂质，进而对制备结果产生不利影响。在本发明限定的温度范围内，钽金属和上述两种反应物均不发生反应，因此本发明选择钽罐作为反应容器，能够有效避免上述情况，最终制备得到高质量的扩孔活性炭纤维。

值得注意的是，除了钽罐外，其他在本发明限定的温度范围内不和镁粉和/或活性炭纤维反应，且强度足够支持反应进行的容器均适用于本发明。例如钨罐等，但经过大量实验验证，钽罐的反应效果最好，因此其应当作为本发明的最优选。

进一步的，对于本发明而言，所述反应容器可以选用纯钽罐，但成本相对较高。除此之外，也可以选用外层为其他金属或非金属，内层(内胆)具有钽皮的反应容器。综合考虑，所述金属钽罐中钽皮的厚度设定为0.05-0.1mm最佳。

根据本发明，所述反应在保护性气体中进行，目的是避免反应过程中生成杂质。优选地，所述保护性气体包括氮气和/或惰性气体，所述惰性气体可以为氩气、氦气等，本发明对此不作特殊限定。