一种高性能中间相炭微球及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112645303A(43)申请公布日2021.04.13(21)申请号202110043027.9(22)申请日2021.01.13(71)申请人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市黄岛区长江西路66号(72)发明人刘东龚鑫赵燕崔俊杰(74)专利代理机构青岛高晓专利事务所(普通合伙)37104代理人段雅静(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)C01B32/205(2017.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种高性能中间相炭微球及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种高性能中间相炭微球及其制备方法，以重质油为原料，经正庚烷萃取分离出不溶物，在脱沥青油中掺杂3wt％～10wt％的有机金属配合物进行浅度催化，并实现金属插层改性；减压拔出>450℃组分的潜在中间相沥青前驱体中添加5wt％～15wt％正庚烷不溶物和1wt％～10wt％自由基助剂，经非均相成核反应得到富含中间相小球的母相沥青，进行热离心/热过滤富集中间相小球，再经溶剂抽提、洗涤干燥后得到中间相炭微球。本发明所用原料选择条件低，价格低廉；工艺和设备简单，操作简便；制备的中间相炭微球收率高，粒径大小可控且分布均匀，还实现了金属插层，片层结构得到优化改善；产品性能优越，用途广泛。CN112645303ACN112645303A权利要求书1/1页1.一种高性能中间相炭微球的制备方法，以中低温煤焦油、高温煤焦油及其馏分、重质油馏分、减压渣油、FCC油浆中的一种或几种为原料油，其特征在于，包括如下步骤：(1)原料油经正庚烷萃取分离出不溶物，在脱沥青油中掺杂有机金属配合物，在反应温度300～350℃、惰性气体保护下，反应1～6h条件下浅度催化，减压拔出>450℃组分的潜在中间相沥青前驱体；(2)潜在中间相沥青前驱体中添加正庚烷不溶物和自由基助剂，在反应温度400～450℃、反应压力0.1～6MPa、反应时间2～6h条件下经非均相成核反应得到富含中间相小球的母相沥青；(3)冷却至常温，将富含中间相小球的母相沥青加入至洗油进行热离心/热过滤富集中间相小球，再经溶剂抽提、洗涤干燥后得到中间相炭微球。2.根据权利要求1所述的一种高性能中间相炭微球的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中有机金属配合物包括羰基铁、羰基钴、羰基镍、二烷基(芳基)二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代磷酸钼、环烷酸钼、环烷酸钴、异辛酸钼、六羰基钼、硬脂酸铜(油溶)一种或几种，添加量为脱沥青油的3wt％～10wt％。3.根据权利要求1所述的一种高性能中间相炭微球的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中自由基助剂包括四氢萘、十氢萘、二氢菲、二氢蒽中的一种或几种，添加量为潜在中间相沥青前驱体的1wt％～10wt％，正庚烷不溶物添加量为潜在中间相沥青前驱体的5wt％～15wt％。4.根据权利要求1所述的一种高性能中间相炭微球的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中热离心/热过滤的温度为200℃～250℃，处理时间为1‑4h，溶剂抽提所用溶剂为甲苯、吡啶、NMP(N‑甲基吡咯烷酮)、喹啉中的一种或几种，溶剂用量20～80ml/g。5.根据权利要求1所述的一种高性能中间相炭微球的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中得到的中间相炭微球收率30％～50％，d50为12～16μm、d10为3～8μm、d90为19～30μm。6.一种高性能中间相炭微球，其特征在于：采用权利要求1‑5任一所述的制备方法得到。7.权利要求6所述高性能中间相碳微球在高密高强碳材料、高性能液相色谱柱、高比表面积活性炭、催化剂载体以及锂离子二次电池负极材料中的应用。2CN112645303A说明书1/4页一种高性能中间相炭微球及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种高性能中间相炭微球及其制备方法，以重质油为原料，通过浅度催化—协同缩聚的组合工艺制备得到高性能中间相炭微球，属于新型炭材料制备的领域。背景技术[0002]中间相沥青是一种具有光学各向异性的芳香类碳氢化合物的聚集体，因中间相沥青性能优良，具有液晶的特性，既有液体形态同时具有光学各向异性特征，且其制备成本低、氧化活性高、碳纯度较高，其已被广泛应用于碳纤维、泡沫炭、针状焦、锂离子二次电池等多个领域。[0003]中间相沥青炭微球是一种由稠环芳烃大分子在液相炭化过程中按照一定取向、排列，在表面张力作用下形成的液相炭质微珠。中间相炭微球具有稳定的石墨化片层结构、一定的比表面积和较高的化学稳定性。因此中间相炭微球被广泛地应用于多个领域，可用作高密高强碳材料、高性能液相色谱柱、高比表面积活性炭以及催化剂载体，而且在锂离子二次电池负极材料方面也显示出极为优异的性能。[0004]目前制备中间相炭微球