一种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CN113636538A(43)申请公布日2021.11.12(21)申请号202111101465.2(22)申请日2021.09.18(71)申请人中国矿业大学（北京）地址100083北京市海淀区学院路丁11号(72)发明人林雄超王彩红张玉坤李磊王永刚(74)专利代理机构北京智桥联合知识产权代理事务所(普通合伙)11560代理人陈安玥(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种中间相炭微球及其制备方法(57)摘要提供了一种中间相炭微球及其制备方法。该方法包括：将煤焦油沥青与生物质沥青置于反应釜中，经过惰性气体吹扫后升温至90‑110℃，并搅拌均匀；后继续升温至400‑420℃，保温，然后在惰性气体氛围下冷却至室温；使用喹啉进行抽提，抽提至无色后利用甲苯对剩余固体进行洗涤，然后干燥；将干燥后的固体放入炉中，升温进行炭化，得到所述中间相炭微球。该工艺方法合理，环境友好，所得到的中间相炭微球形貌呈现均一球形，具备较大的层间距以及缺陷点位。CN113636538ACN113636538A权利要求书1/1页1.一种中间相炭微球的方法，包括：(1)将煤焦油沥青与生物质沥青置于反应釜中，经过惰性气体吹扫后升温至90‑110℃，并搅拌均匀；(2)后继续升温至400‑420℃，保温6‑9h以进行反应，然后在惰性气体氛围下冷却至室温；(3)使用喹啉作为溶剂对步骤(2)得到的产物进行抽提，抽提至无色后利用甲苯对剩余固体进行洗涤，然后将洗涤后的固体置于烘箱中干燥；(4)将步骤(3)得到的固体放入炉中，在惰性气体气氛下升温至900‑1100℃，保温0.5‑1.5h，以进行炭化，得到所述中间相炭微球；其中，所述步骤(4)中，所述升温分三阶段进行：第一阶段：从室温加热至300‑400℃；第二阶段：以0.5‑1.5℃/min的升温速率加热至680‑720℃；第三阶段：加热至900‑1100℃。2.如权利要求1所述的中间相炭微球的制备方法，其中，所述步骤(1)中，相对于煤焦油沥青和生物质沥青的总质量，生物质沥青的质量比例为10‑20％。3.如权利要求1所述的中间相炭微球的制备方法，其中，所述步骤(1)中，搅拌速度为90‑110r/min。4.如权利要求1所述的中间相炭微球的制备方法，其中，所述步骤(2)中，以3‑7℃/min的升温速率进行升温。5.如权利要求1所述的中间相炭微球的制备方法，其中，所述步骤(3)中，干燥温度为110‑130℃，干燥时间为2.5‑3.5h。6.如权利要求1所述的中间相炭微球的制备方法，其中，所述步骤(4)中，所述升温分三阶段进行：第一阶段：以3‑7℃/min的升温速率从室温加热至300‑400℃；第二阶段：以0.5‑1.5℃/min的升温速率加热至680‑720℃；第三阶段：以3‑7℃/min的升温速率加热至900‑1100℃。7.如权利要求1所述的中间相炭微球的制备方法，其中，所述步骤(4)中，整个炭化过程在常压下进行。8.由如权利要求1‑7所述的中间相炭微球制备方法所制备得到的中间相炭微球。9.如权利要求8所述的中间相炭微球，其中，所述中间相炭微球形貌为球形，平均粒径为10‑19μm。2CN113636538A说明书1/4页一种中间相炭微球及其制备方法技术领域[0001]本发明属于煤基新材料加工领域，具体为一种在煤焦油沥青中掺杂生物质沥青制备中间相炭微球的方法及由该方法所制备的中间相炭微球。背景技术[0002]中间相炭微球(MCMB)是多环芳烃的中温液相热解产物。它可以由煤或石油衍生的沥青、萘各向同性沥青、重油和煤焦油制备。MCMB已被广泛研究作为制备炭纤维，泡沫材料和其他高级功能材料的前驱体。近来，更多的研究集中在将MCMBs用作电极材料，如锂离子二次电池和钠离子电池。[0003]由于煤焦油沥青包含大量的多环芳烃，可以用作制备MCMB的前驱体，一般在410～430℃加热4～10h的热解，就可以制备中间相炭微球。为了防止中间相炭微球在热解过程中融并，需要严格控制或缩短炭化时间。因此，常规MCMB制备工艺，炭微球的产率通常较低，仅占原料的5～20wt％。[0004]针对产率低的问题，发现一些添加剂，如炭黑、松香和二茂铁添加有利于增加MCMB的产量，可以防止中间相炭微球的快速融并。然而这些添加剂由于成本或者化学性质都有一定的局限性，而生物质沥青含有丰富的烷基和环烷基官能团。热解过程中生成的大量较小分子物种有助于降低中间相沥青的软化点和黏度。生物质沥青为形成炭微球提供了额外的成核域，以生物质沥青作为添加剂可以显著提高炭微球的收率，在成本与环保性方面都有巨大的优势。[0005]由此，亟需一种新的