專利名稱：一種丙烯腈聚合物基中孔炭的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種丙烯腈聚合物基中孔炭的制備方法。
背景技術(shù)：
多孔炭材料廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)、醫(yī)學(xué)、新能源等許多領(lǐng)域。國(guó)際純粹與應(yīng)用化 學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)依據(jù)多孔炭的孔徑尺寸，將多孔炭分為微孔炭(孔徑尺寸小于2nm)、 中孔炭(2 50nm)和大孔炭(> 50nm)。目前工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用的多孔炭以微孔炭為主。 由于微孔炭的孔徑小，不能用于尺寸較大的污染物(如生物和合成大分子物質(zhì))的吸附分 離；作為超級(jí)電容器電極材料時(shí)，不利于電解液的迅速滲透和自由出入，嚴(yán)重影響了超級(jí)電 容器的功率特性。中孔炭屬于新型多孔炭材料，具有孔徑大、比表面積大和孔容高等特點(diǎn)， 可用作廢水中有機(jī)大分子(如染料、生物質(zhì)和聚合物等)的吸附分離劑、催化劑載體、傳感 器、燃料電池和超級(jí)電容器的電極材料等，在環(huán)保、工業(yè)催化和新能源等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng) 用前景。 中孔炭可采用催化活化、有機(jī)凝膠炭化、可裂解高分子/可炭化高分子共混物炭 化和模板炭化等方法制備，但采用前三種方法制備的中孔炭的孔徑分布較寬。模板炭化法 是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的中孔炭制備新方法，該方法通常以無(wú)機(jī)納米粒子為模板劑，經(jīng) 與炭前驅(qū)體復(fù)合、炭化及模板劑消除等步驟而制得中孔炭，制備得到的中孔炭具有孔徑分 布窄、中孔率高和比表面積大等優(yōu)點(diǎn)。采用模板炭化法制備中孔炭，除要選擇合適的前驅(qū)體 和模板劑外，模板劑在炭前驅(qū)體中的均勻分散也是制備高品質(zhì)中孔炭的關(guān)鍵。
能用作炭前驅(qū)體的材料很多，包括煤、瀝青、蔗糖、天然高分子(如植物果殼、秸稈 等)和合成高分子材料等。以合成高分子材料為炭前驅(qū)體制備的中孔炭材料具有純度高等 優(yōu)點(diǎn)，而且由于高分子材料成型加工方便，可根據(jù)需要得到不同形狀(如膜、纖維狀等)的 多孔炭材料。用于中孔炭材料制備的合成高分子材料有丙烯腈聚合物、偏氯乙烯聚合物、酚 醛樹(shù)脂、交聯(lián)聚苯乙烯等，其中又以丙烯腈聚合物最為常用。為了提高丙烯腈聚合物的環(huán)化 成炭率，通常采用含少量第二單體的丙烯腈共聚物作為炭前驅(qū)體，常用的第二單體有丙烯 酸、甲基丙烯酸、衣康酸及其酯類或酰胺類衍生物，乙烯基磺酸鹽等。 模板劑多采用納米氧化硅、氧化硅溶膠和氧化硅分子篩。納米氧化硅容易團(tuán)聚，在 與炭前驅(qū)體復(fù)合過(guò)程中如不能實(shí)現(xiàn)初級(jí)粒子尺度的均勻分散，則實(shí)際起模板作用的是尺寸 大的納米氧化硅團(tuán)聚體，導(dǎo)致炭材料內(nèi)部大孔的形成，使中孔率和孔比表面積降低。直接采 用硅溶膠，模板粒子的團(tuán)聚較輕，但為了制備得到孔徑分布均勻的中孔炭，仍需防止模板劑 與炭前驅(qū)體復(fù)合過(guò)程中的團(tuán)聚，可以采用對(duì)納米氧化硅溶膠粒子進(jìn)行表面改性的方法。以 硅分子篩為模板劑，可以制備有序(孔道)結(jié)構(gòu)的中孔炭，但硅分子篩的制備難度很大，價(jià) 格較高。 在以納米氧化硅或氧化硅溶膠為模板劑、聚合物為炭前驅(qū)體，模板炭化法制備中 孔炭方面，已有一些前沿性研究。Han等(Chem. Commun. ， 1999， 1955 1956)以納米氧化硅
3溶膠為模板、酚醛樹(shù)脂為炭前驅(qū)體制備多孔炭，發(fā)現(xiàn)采用未改性納米氧化硅溶膠，實(shí)際起模 板作用的是納米粒子團(tuán)聚體，得到的炭材料的孔徑分布寬(10 100nm);而采用十六烷基 三甲基溴化銨表面改性的納米氧化硅溶膠為模板劑，納米粒子分散均勻，制得的炭材料的 孔徑集中在12nm左右。Jang等(Chem. Commun. ，2005,4214 4216)先在納米氧化硅溶膠 中加入氯代二甲基乙烯基硅烷改性，干燥得到團(tuán)聚輕的納米氧化硅粉體，然后采用氣相沉 積聚合方法制備聚丙烯腈/納米氧化硅復(fù)合材料，聚丙烯腈/納米氧化硅復(fù)合材料經(jīng)炭化、 氫氟酸刻蝕去除納米氧化硅模板粒子，而得到孔徑均勻的中孔炭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種孔徑分布窄、孔容大的丙烯腈聚 合物基中孔炭的制備方法。 丙烯腈聚合物基中孔炭的制備方法包括如下步驟 (1)用氨水將100克納米氧化硅水溶膠的pH值調(diào)節(jié)至9 12，加入0. 10 1. 0 克2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物引發(fā)劑，攪拌，得到表面吸附2，2'-偶氮(2-脒 基丙烷)二氫氯化物的改性納米氧化硅水溶膠； (2)將100克表面吸附2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的改性納米氧化硅 水溶膠、20 60克丙烯腈或丙烯腈與第二單體的混合物、1. 0 5. 0克非離子型乳化劑加 入反應(yīng)器中，攪拌，升溫到50 7(TC進(jìn)行乳液聚合反應(yīng)3 12小時(shí)，干燥得到丙烯腈聚合 物/納米氧化硅復(fù)合物，丙烯腈與第二單體的混合比為95 : 5 70 : 30;
(3)將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物在惰性氣體氣氛下，升溫到600 120(TC進(jìn)行炭化，得到炭/納米氧化硅復(fù)合物； (4)將炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡1 24h，刻蝕去掉復(fù)合物中的納米 氧化硅，將炭化物分離、水洗、干燥，得到中孔炭。 所述的納米氧化硅的粒徑為5 50nm。所述的第二單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、衣 康酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯。所述的非離子性表面 活性劑為聚氧化乙烯羧酸酯、多元醇羧酸酯、聚氧化乙烯多元醇羧酸酯、聚氧化乙烯烷基醚 中的一種或兩種。所述的惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?本發(fā)明采用乳液聚合制備丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物，主要由吸附的2， 2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物引發(fā)聚合。為了提高乳液聚合體系的穩(wěn)定性，同時(shí)又不 破壞納米氧化硅的分散性，本發(fā)明采用在聚合體系中加入聚氧化乙烯羧酸酯、多元醇羧酸 酯、聚氧化乙烯多元醇羧酸酯、聚氧化乙烯烷基醚非離子表面活性劑的方法，以上非離子性 乳化劑可單獨(dú)或兩種以上復(fù)合使用。乳液聚合在50 7(TC、攪拌下進(jìn)行，聚合時(shí)間為3 12小時(shí)。 聚合得到的丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物在惰性氣體(氮?dú)饣驓鍤?氣氛 下，600 120(TC之間加熱，丙烯腈聚合物發(fā)生熱分解形成炭，冷卻得到炭/納米氧化硅復(fù) 合物。 將炭化得到的炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡，氧化硅與氟化氫反應(yīng)生成 揮發(fā)性氟化硅和水，即可以刻蝕去除復(fù)合物中的納米氧化硅粒子，將炭化物分離、水洗、干 燥，即可得到中孔炭。
制備得到的中孔炭可采用N2吸附(BET)法測(cè)定其平均孔徑及孔徑分布、孔容、中 孔率和比表面積等參數(shù)。 采用本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是主要由吸附到納米氧化硅粒子表面的2，2'-偶氮 (2-脒基丙烷)二氫氯化物引發(fā)聚合，可以實(shí)現(xiàn)丙烯腈聚合物在納米氧化硅粒子表面的良 好包覆，納米氧化硅粒子在復(fù)合物中分散均勻，能夠保證炭化、氫氟酸刻蝕后形成孔徑分布 窄、中孔率高、比表面積大的中孔炭材料。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 用氨水將納米氧化硅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10% 、平均粒徑為25nm的100克納米氧化硅水 溶膠的PH值調(diào)節(jié)到9，加入0. lg 2， 2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，攪拌，得到表面 吸附2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的改性納米氧化硅水溶膠。
將以上改性納米氧化硅水溶膠、20克丙烯腈、2克聚氧化乙烯失水山梨醇單硬脂 酸酯加入到反應(yīng)釜中，攪拌，升溫到6(TC開(kāi)始聚合，反應(yīng)12小時(shí)結(jié)束聚合，干燥得到丙烯腈 聚合物/納米氧化硅復(fù)合物。 將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物置于馬弗爐中，在氮?dú)鈿夥障律郎氐?00°C 進(jìn)行炭化，冷卻得到炭/納米氧化硅復(fù)合物。 將炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡24h，刻蝕去掉復(fù)合物中的納米氧化硅， 將炭化物分離、水洗、干燥，得到中孔炭。采用BET測(cè)得中孔炭的平均孔徑為15. 2nm，中孔率 為91%。 實(shí)施例2 用氨水將納米氧化硅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10% 、平均粒徑為25nm的100克納米氧化硅水
溶膠的pH值調(diào)節(jié)到10，加入0.3克2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，攪拌，得到表
面吸附2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物改性的納米氧化硅水溶膠。 將以上改性納米氧化硅水溶膠、19克丙烯腈、1克丙烯酸、1克聚氧化乙烯失水山
梨醇單月桂酸酯加入到反應(yīng)釜中，室溫下攪拌分散后升溫到7(TC開(kāi)始聚合，反應(yīng)6小時(shí)結(jié)
束聚合，干燥得到丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物。 將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物置于馬弗爐中，在氮?dú)鈿夥障律郎氐?00°C 進(jìn)行炭化，冷卻得到炭/納米氧化硅復(fù)合物。 將炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡24h，刻蝕去掉復(fù)合物中的納米氧化硅， 將炭化物分離、水洗、干燥，得到中孔炭。采用BET測(cè)得中孔炭的平均孔徑為15. 5nm，中孔率 為91.3%的中孔炭。
實(shí)施例3 用氨水將納米氧化硅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10% 、平均粒徑為25nm的100克納米氧化硅水 溶膠的pH值調(diào)節(jié)到11，加入0.5克2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，攪拌，得到表 面吸附2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物改性的納米氧化硅水溶膠。
將以上改性納米氧化硅水溶膠、18克丙烯腈、2克甲基丙烯酸、2克聚氧化乙烯失 水山梨醇單油酸酯加入到反應(yīng)釜中，室溫下攪拌分散后升溫到6(TC開(kāi)始聚合，反應(yīng)8小時(shí)
結(jié)束聚合，干燥得到丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物。
將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物置于馬弗爐中，在氮?dú)鈿夥障律郎氐?00°C 進(jìn)行炭化，冷卻得到炭/納米氧化硅復(fù)合物。 將炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡24h，刻蝕去掉復(fù)合物中的納米氧化硅， 將炭化物分離、水洗、干燥，得到中孔炭。采用BET測(cè)得中孔炭的平均孔徑為16. 2nm，中孔率 為91. 8%。
實(shí)施例4 用氨水將納米氧化硅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10% 、平均粒徑為25nm的100克納米氧化硅水
溶膠的pH值調(diào)節(jié)到12，加入1.0克2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，攪拌，得到表
面吸附2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的改性納米氧化硅水溶膠。 將以上改性納米氧化硅水溶膠、18克丙烯腈、2克丙烯酸甲酯、2克失水山梨醇單
油酸酯加入到反應(yīng)釜中，室溫下攪拌分散后升溫到65t:開(kāi)始聚合，反應(yīng)3小時(shí)結(jié)束聚合，干
燥得到丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物。 將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物置于馬弗爐中，在氮?dú)鈿夥障律郎氐?00°C 進(jìn)行炭化，冷卻得到炭/納米氧化硅復(fù)合物。 將炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡24h，刻蝕去掉復(fù)合物中的納米氧化硅， 將炭化物分離、水洗、干燥，得到中孔炭。采用BET測(cè)得中孔炭的平均孔徑為15. 7nm，中孔率 為92. 1%。
實(shí)施例5 用氨水將納米氧化硅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10% 、平均粒徑為25nm的100克納米氧化硅水 溶膠的pH值調(diào)節(jié)到11，加入0.5克2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，攪拌，得到表 面吸附克2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的改性納米氧化硅水溶膠。
將以上改性納米氧化硅水溶膠、32克丙烯腈、4克甲基丙烯酸乙酯、3克失水山梨 醇單棕櫚酸酯加入到反應(yīng)釜中，室溫下攪拌分散后升溫到6(TC開(kāi)始聚合，反應(yīng)6小時(shí)結(jié)束 聚合，干燥得到丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物。 將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物置于馬弗爐中，在氮?dú)鈿夥障律郎氐?00°C 進(jìn)行炭化，冷卻得到炭/納米氧化硅復(fù)合物。 將炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡12h，刻蝕去掉復(fù)合物中的納米氧化硅， 將炭化物分離、水洗、干燥，得到中孔炭。采用BET測(cè)得中孔炭的平均孔徑為13. 2nm，中孔率 為87%。 實(shí)施例6 用氨水將納米氧化硅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5% 、平均粒徑為25nm的100克納米氧化硅水 溶膠的PH值調(diào)節(jié)到IO，加入O. 25克2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，攪拌，得到表 面吸附2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的改性納米氧化硅水溶膠。
將以上改性納米氧化硅水溶膠、45克丙烯腈、5克甲基丙烯酸甲酯、3克月桂醇聚 氧化乙烯醚加入到反應(yīng)釜中，室溫下攪拌分散后升溫到6(TC開(kāi)始聚合，反應(yīng)12小時(shí)結(jié)束聚 合，干燥得到丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物。 將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物置于馬弗爐中，在氮?dú)鈿夥障律郎氐?00°C 進(jìn)行炭化，冷卻得到炭/納米氧化硅復(fù)合物。 將炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡6h，刻蝕去掉復(fù)合物中的納米氧化硅，
6將炭化物分離、水洗、干燥，得到中孔炭。采用BET測(cè)得中孔炭的平均孔徑為6. 33nm，中孔率 為72%。 實(shí)施例7 用氨水將納米氧化硅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10% 、平均粒徑為25nm的100克納米氧化硅水 溶膠的pH值調(diào)節(jié)到10，加入0. 25克2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，攪拌，得到表 面2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的改性納米氧化硅水溶膠。 將以上改性納米氧化硅水溶膠、42克丙烯腈、18克甲基丙烯酸甲酯、5克烷基酚聚 氧化乙烯醚加入到反應(yīng)釜中，室溫下攪拌分散后升溫到65t:開(kāi)始聚合，反應(yīng)12小時(shí)結(jié)束聚 合，干燥得到丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物。 將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物置于馬弗爐中，在氮?dú)鈿夥障律郎氐?00°C 進(jìn)行炭化，冷卻得到炭/納米氧化硅復(fù)合物。 將炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡lh，刻蝕去掉復(fù)合物中的納米氧化硅， 將炭化物分離、水洗、干燥，得到中孔炭。采用BET測(cè)得中孔炭的平均孔徑為11. 2nm，中孔率 為86%。 實(shí)施例8 用氨水將納米氧化硅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10% 、平均粒徑為15nm的100克納米氧化硅水 溶膠的pH值調(diào)節(jié)到10，加入0. 25克2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，攪拌，得到表 面吸附2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的改性納米氧化硅水溶膠。
將以上改性納米氧化硅水溶膠、18克丙烯腈、2克丙烯酸乙酯、2克甘油單硬脂酸 酯加入到反應(yīng)釜中，室溫下攪拌分散后升溫到5(TC開(kāi)始聚合，反應(yīng)12小時(shí)結(jié)束聚合，干燥 得到丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物。 將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物置于馬弗爐中，在氮?dú)鈿夥障律郎氐?00°C 進(jìn)行炭化，冷卻得到炭/納米氧化硅復(fù)合物。 將炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡12h，刻蝕去掉復(fù)合物中的納米氧化硅， 將炭化物分離、水洗、干燥，得到中孔炭。采用BET測(cè)得中孔炭的平均孔徑為10. 2nm，中孔率 為89%。 實(shí)施例9 用氨水將納米氧化硅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10% 、平均粒徑為35nm的100克納米氧化硅水 溶膠的pH值調(diào)節(jié)到10，加入0. 25克2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，攪拌，得到表 面吸附2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的改性納米氧化硅水溶膠。
將以上改性納米氧化硅水溶膠、19克丙烯腈、1克甲基丙烯酸乙酯、2克二乙二醇 單月桂酸酯加入到反應(yīng)釜中，室溫下攪拌分散后升溫到6(TC開(kāi)始聚合，反應(yīng)8小時(shí)結(jié)束聚 合，干燥得到丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物。 將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物置于馬弗爐中，在氮?dú)鈿夥障律郎氐?00°C 進(jìn)行炭化，冷卻得到炭/納米氧化硅復(fù)合物。 將炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡24h，刻蝕去掉復(fù)合物中的納米氧化硅， 將炭化物分離、水洗、干燥，得到中孔炭。采用BET測(cè)得中孔炭的平均孔徑為25. lnm，中孔率 為92. 3%。
實(shí)施例10
用氨水將納米氧化硅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10% 、平均粒徑為10nm的100克納米氧化硅水
溶膠的PH值調(diào)節(jié)到IO，加入O. 25克2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，攪拌，得到表
面吸附2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的改性納米氧化硅水溶膠。 將以上改性納米氧化硅水溶膠、16克丙烯腈、4克甲基丙烯酸甲酯、1克聚氧化乙
烯失水山梨醇單硬脂酸酯和1克失水山梨醇三硬脂酸酯加入到反應(yīng)釜中，室溫下攪拌分散
后升溫到6(TC開(kāi)始聚合，反應(yīng)8小時(shí)結(jié)束聚合，干燥得到丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物。 將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物置于馬弗爐中，在氮?dú)鈿夥障律郎氐?00°C進(jìn)行炭化，冷卻得到炭/納米氧化硅復(fù)合物。 將炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡24h，刻蝕去掉復(fù)合物中的納米氧化硅，將炭化物分離、水洗、干燥，得到中孔炭。采用BET測(cè)得中孔炭的平均孔徑為8. 3nm，中孔率為87%。 實(shí)施例11 用氨水將納米氧化硅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10% 、平均粒徑為50nm的100克納米氧化硅水溶膠的PH值調(diào)節(jié)到IO，加入O. 25克2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，攪拌，得到表面吸附2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的改性納米氧化硅水溶膠。
將以上改性納米氧化硅水溶膠、16克丙烯腈、4克甲基丙烯酸甲酯、1克聚氧化乙烯失水山梨醇單油酸酯和1克失水山梨醇單油酸酯加入到反應(yīng)釜中，室溫下攪拌分散后升溫到6(TC開(kāi)始聚合，反應(yīng)8小時(shí)結(jié)束聚合，干燥得到丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物。
將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物置于馬弗爐中，在氮?dú)鈿夥障律郎氐?00°C進(jìn)行炭化，冷卻得到炭/納米氧化硅復(fù)合物。 將炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡24h，刻蝕去掉復(fù)合物中的納米氧化硅，將炭化物分離、水洗、干燥，得到中孔炭。采用BET測(cè)得中孔炭的平均孔徑為43. 6nm，中孔率為94. 1%。
實(shí)施例12 將納米氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 、平均粒徑為5nm的100克納米氧化硅水溶膠的pH值調(diào)節(jié)到IO，加入O. 25克2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，攪拌，得到表面吸附2，2'-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的改性納米氧化硅水溶膠。 將以上改性納米氧化硅水溶膠、16克丙烯腈、4克甲基丙烯酸甲酯、2克聚氧化乙烯失水山梨醇單油酸酯加入到反應(yīng)釜中，室溫下攪拌分散后升溫到6(TC開(kāi)始聚合，反應(yīng)8小時(shí)結(jié)束聚合，干燥得到丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物。 將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物置于馬弗爐中，在氬氣氣氛下升溫到800°C進(jìn)行炭化，冷卻得到炭/納米氧化硅復(fù)合物。 將炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡12h，刻蝕去掉復(fù)合物中的納米氧化硅，將炭化物分離、水洗、干燥，得到中孔炭。采用BET測(cè)得中孔炭的平均孔徑為4. 02nm，中孔率為76%。
權(quán)利要求
一種丙烯腈聚合物基中孔炭的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)用氨水將100克納米氧化硅水溶膠的pH值調(diào)節(jié)至9～12，加入0.10～1.0克2，2’-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物引發(fā)劑，攪拌，得到表面吸附2，2’-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的改性納米氧化硅水溶膠；(2)將100克表面吸附2，2’-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的改性納米氧化硅水溶膠、20～60克丙烯腈或丙烯腈與第二單體的混合物、1.0～5.0克非離子型乳化劑加入反應(yīng)器中，攪拌，升溫到50～70℃進(jìn)行乳液聚合反應(yīng)3～12小時(shí)，干燥得到丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物，丙烯腈與第二單體的混合比為95∶5～70∶30；(3)將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物在惰性氣體氣氛下，升溫到600～1200℃進(jìn)行炭化，得到炭/納米氧化硅復(fù)合物；(4)將炭/納米氧化硅復(fù)合物在氫氟酸中浸泡1～24h，刻蝕去掉復(fù)合物中的納米氧化硅，將炭化物分離、水洗、干燥，得到中孔炭。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯腈聚合物基中孔炭的制備方法，其特征在于所述的 納米氧化硅的粒徑為5 50nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯腈聚合物基中孔炭的制備方法，其特征在于所述的 第二單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯腈聚合物基中孔炭的制備方法，其特征在于所述的 非離子性表面活性劑為聚氧化乙烯羧酸酯、多元醇羧酸酯、聚氧化乙烯多元醇羧酸酯、聚氧 化乙烯烷基醚中的一種或兩種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯腈聚合物基中孔炭的制備方法，其特征在于所述的 惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?br> 全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種丙烯腈聚合物基中孔炭的制備方法，方法的步驟為(1)用氨水調(diào)節(jié)納米氧化硅水溶膠的pH值至9～12，加入2，2’-偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物得到改性納米氧化硅水溶膠；(2)將改性納米氧化硅水溶膠、丙烯腈或丙烯腈與第二單體的混合物、非離子型乳化劑加入反應(yīng)器中，升溫進(jìn)行乳液聚合，得到丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物；(3)將丙烯腈聚合物/納米氧化硅復(fù)合物高溫炭化，得到炭/納米氧化硅復(fù)合物；(4)用氫氟酸刻蝕去除炭/氧化硅復(fù)合物中的納米氧化硅，制得中孔炭。采用本方法制備的中孔炭具有中孔率高、孔徑分布均勻、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)，在新能源、環(huán)境保護(hù)、工業(yè)催化等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01B31/02GK101696005SQ20091015279
公開(kāi)日2010年4月21日 申請(qǐng)日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者包永忠, 趙雯婷, 黃志明 申請(qǐng)人:浙江大學(xué);