[发明专利]一种多级孔碳材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种多级孔碳材料的制备方法，属于材料制备技术领域。本多级孔碳材料的制备方法，包括将五倍子煮沸、烘干、研磨后，得到五倍子粉末；五倍子粉末和水混匀，得到五倍子沉淀物及五倍子混合液体；再离心、过滤后，得到五倍子沉淀物；五倍子沉淀物和水混匀后置于30℃下搅拌1h，得到五倍子混合溶液；五倍子混合溶液置于干燥后，与水混匀，经离心，得到深棕色五倍子提取液；五倍子提取液与三嵌段聚合物F‑127溶液混匀，将混合后的溶液静置沉淀24h，然后将沉淀物置于80℃下干燥，碳化后，得到五倍子制备的多级孔碳材料。有益效果：绿色无污染的形式生产、获得孔径分布范围在10‑50nm的多级孔结构的碳材料，更有利于减少分子扩散时的阻力。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种多级孔碳材料的制备方法。

背景技术

活性炭是以煤、森材和果壳等含碳材料为原料制备的炭质吸附材料，其广泛用于气体吸附、分离、净化及体净化等。但随着社会发展，对其性能则提出了更高的要求，而现有多孔碳材料因其多数孔道属于微孔结构，导致开孔度较低，阻碍了其进一步的应用。而现有多级孔碳材料在合成过程中大多使用甲醛等有害、致癌物质为原材料，对环境、人体危害很大。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种多级孔碳材料的制备方法，绿色无污染的形式生产、获得孔径分布范围在10-50nm的多级孔结构的碳材料，更有利于减少分子扩散时的阻力。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：本多级孔碳材料的制备方法包括：包括S1：将五倍子煮沸、烘干、研磨后，得到五倍子粉末；

S2：将步骤S1得到的五倍子粉末和水混匀，得到五倍子混合液体；

S3：将步骤S2得到的五倍子混合液体置于5-40℃下搅拌0.5-1h，再离心、过滤后，得到五倍子沉淀物和五倍子液体；

S4：将步骤S3中的五倍子沉淀物和水混匀后置于5-40℃下搅拌0.5-1h，得到五倍子混合溶液；

S5：将步骤S4中的五倍子混合溶液干燥后，与20-60ml水混匀，经离心，得到深棕色五倍子提取液；

S6：将步骤S5中的五倍子提取液与三嵌段聚合物F-127溶液混匀，其中五倍子提取物溶液、F-127、水三者质量比为：6-10∶1∶8；将混合后的溶液静置沉淀3-48h，然后将沉淀物置于40-100℃下干燥5-48h，最后将干燥后的物质碳化，碳化温度为600℃-900℃，得到五倍子制备的多级孔碳材料。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤S2中五倍子粉末和水的质量比为1∶20。

进一步，步骤S4中，五倍子沉淀物和水的质量比为1∶20。

进一步，步骤S4中，五倍子沉淀物和水混匀后置于30℃下搅拌1h，搅拌后的沉淀物再与等量的水混匀，重复3-9次，得到深棕色五倍子提取液。

进一步，步骤S5中，所述干燥方法为冷冻真空干燥。

进一步，碳化过程中通入的气体为氮气或氩气。

进一步，步骤S6中，氮气或氩气气体流速为25-50ml/min，升温速率为1℃/min-7℃/min。

有益效果：

(1)利用五倍子这种天然植物资源为原材料制备多级孔碳材料，无污染，代替木材生产活性炭，利于工业化的推广；

(2)采用水为溶解剂，将五倍子便于水溶的成分提取出来，生产成本低，制备过程无污染；