一种金属参杂有序介孔炭复合材料的制备方法.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(10)申请公布号CNCN103588192103588192A(43)申请公布日2014.02.19(21)申请号201310563722.3(22)申请日2013.11.12(71)申请人陕西煤业化工技术研究院有限责任公司地址710077陕西省西安市高新区锦业一路2号陕西煤业化工集团公司(72)发明人王小宪郑化安付东升杨阳张云党颂王文婧(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人蔡和平(51)Int.Cl.C01B31/02(2006.01)权利要求书2页权利要求书2页说明书7页说明书7页(54)发明名称一种金属参杂有序介孔炭复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种金属参杂有序介孔炭复合材料的制备方法，包括：（1）炭源前驱体调制得AMP；（2）金属离子共混：炭源前驱体AMP加入去离子水中，得黑色溶液A，加入金属盐前驱体MS，得黑色溶液B；（3）自组装工艺：黑色溶液B中加入BP、HCl和EtOH，得到黑色溶液C；（4）陈化干燥：将黑色溶液C水浴中陈化，使溶液C与AMP充分进行自组装；完成后得黑色沉淀，沉淀物过滤得滤饼，滤饼干燥，得AMP/嵌段聚醚/金属化合物的复合体；（5）炭化还原：复合体于气氛炭化炉中分段升温、保温；随炉冷却，获得金属参杂的有序介孔炭。该方法采用原料成本低、来源广泛；残炭率高，介孔炭骨架致密、结构稳定；水性中间相沥青可实现金属氧化物或金属离子的有效参杂。CN103588192ACN1035892ACN103588192A权利要求书1/2页1.一种金属参杂有序介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）炭源前驱体的调制将炭源前驱体原料研磨过100目筛后经混酸氧化-碱洗-酸洗-过滤工艺过程，制备成金属参杂有序介孔炭复合材料的炭源前驱体-水性中间相沥青，最终结果标记为AMP；（2）金属离子共混在25-40℃的条件下，将步骤（1）所得炭源前驱体AMP加入去离子水中，搅拌均匀得黑色溶液A，在同样的搅拌条件下加入金属盐前驱体MS，继续搅拌均匀得到黑色溶液B；（3）自组装工艺于25-40℃，在搅拌条件下依次向步骤（2）所得黑色溶液B中加入非离子表面活性剂BP、HCl溶液和乙醇EtOH，调整pH值至2-3，搅拌均匀得到黑色溶液C；（4）陈化干燥将搅拌均匀的黑色溶液C置于温度为70-90℃的水浴锅中陈化5-60h，使嵌段聚醚与参杂金属离子的AMP充分进行自组装；完成后得黑色沉淀，将沉淀物过滤后得滤饼，将滤饼置于100℃的烘箱中干燥1-3h，获得AMP/嵌段聚醚/金属化合物的复合体；（5）炭化还原将步骤（4）所得复合体置于气氛炭化炉中，分段升温、保温；热处理完成后随炉冷却，最终获得金属参杂的有序介孔炭。2.根据权利要求1所述的金属参杂有序介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述炭源前驱体原料为煤沥青、热聚合中间相沥青、石油生焦、渣油沥青或萘合成中间相沥青中的一种或几种混合物。3.根据权利要求1所述的金属参杂有序介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述金属盐前驱体MS为[Ni(H2O)6](NO3)2、Fe(NO3)3·9H2O、FeCl3或NiCl2中的一种。4.根据权利要求1所述的金属参杂有序介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）与（3）中所述各反应物的质量配比为：AMP:BP:H2O:HCl:MS:EtOH=1.5～2.5:1.8～3.0:40.0～50.0:5.0～10:0.02～0.3:3.0～6.0。5.根据权利要求4所述的金属参杂有序介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述HCl浓度为37%。6.根据权利要求1所述的金属参杂有序介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌条件为150～500rmp。7.根据权利要求1所述的金属参杂有序介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述嵌段聚醚非离子表面活性剂BP为聚环氧乙烷（PEO）-聚环氧丙烷（PPO）-聚环氧乙烷（PEO），其中包括F127（PEO106-PPO70-PEO106）、P123（PEO20-PPO70-PEO20）或F108（PEO132-PPO50-PEO132）中的一种或几种。8.根据权利要求1所述的金属参杂有序介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述气氛炭化炉中为氮气或氩气。9.根据权利要求1所述的金属参杂有序介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述分段升温、保温，先以1-3℃/min升温至180-300℃，保温1-4h；继而以2CN103588192A权利要求书2/2页0.5-3℃/min升温至450-600℃，保温1-3h；继续以1-5℃/min升温至800-105