專利名稱：一種調(diào)控碳化物衍生碳孔結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新型碳材料領(lǐng)域，特別涉及ー種多孔碳材料的制備方法。
背景技術(shù)：
碳化物衍生碳(⑶C)是ー種新型多孔碳材料。它是通過鹵素在高溫條件下將碳化物中的非碳原子以氣體鹵化物的形式帶走形成的。研究表明=CDC擁有的高比表面以及可控的孔結(jié)構(gòu)使其在諸如儲(chǔ)氫、催化劑載體、分子篩、超級(jí)電容器等領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大。目前，調(diào)控⑶C的孔結(jié)構(gòu)主要有以下幾種方法(I)改變氯化反應(yīng)溫度；(2)添加催化劑；(3)改變反應(yīng)前驅(qū)體等。Alar Janes等人的研究發(fā)現(xiàn),改變碳化物的氯化反應(yīng)溫度可有效調(diào)控所得碳化物衍生碳的孔結(jié)構(gòu)，但高溫條件下中孔的出現(xiàn)卻造成材料比表面的急劇降低。Jaan Leis等人在碳化鈦進(jìn)行氯化反應(yīng)時(shí)摻入了鐵族催化劑，結(jié)果造成所得CDC中出現(xiàn)了大量中孔，但材料的比表面卻急劇降低。上述方法雖對(duì)碳化物衍生碳的孔結(jié)構(gòu)有較好的調(diào)控作用，但都存比表面在中孔結(jié)構(gòu)出現(xiàn)時(shí)急劇降低的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種エ藝簡(jiǎn)單、能有效解決碳化物衍生碳中獲得中孔時(shí)比表面急劇降低問題的調(diào)控碳化物衍生碳孔結(jié)構(gòu)的方法。本發(fā)明的方法主要是以碳化鈦為反應(yīng)原料，對(duì)其進(jìn)行球磨預(yù)處理，再對(duì)預(yù)處理后的碳化鈦進(jìn)行氯化反應(yīng)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
(I)碳化鈦粉體的球磨預(yù)處理將碳化鈦粉體放入高能球磨機(jī)中進(jìn)行球磨預(yù)處理,使碳化鈦粉體粒徑破碎細(xì)化至0. 6^1. 2 Um0球磨時(shí)的研磨體為GCrl5軸承鋼鋼球，鋼球與碳化鈦粉體的質(zhì)量比(即球料比)為6 8:1，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為24(T280轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為8 12小吋。為防止球磨期間碳化鈦粉體發(fā)生團(tuán)聚，選用こ醇作為分散劑。(2)碳化鈦粉體的高溫鹵化處理將上述球磨后的碳化鈦粉體置于熔融石英管式爐中，抽真空至0. 05^1Pa后通入氬氣，將管式爐升溫至600 1000で，再通入氯氣，流速為2(T30ml/min，時(shí)間為f 3小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后再次通入氬氣，利用氬氣流的沖刷作用去除碳化鈦粉體表面殘留的四氯化鈦等氯化物。冷卻至室溫后即可獲得擁有中孔結(jié)構(gòu)高比表面的碳化物衍生碳。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)エ藝簡(jiǎn)便，反應(yīng)設(shè)備簡(jiǎn)單，可對(duì)CDC的孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效控制，有效解決中孔出現(xiàn)時(shí)比表面急劇降低的問題。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例I所獲得碳化物衍生碳與未經(jīng)球磨預(yù)處理所獲得的碳化物衍生碳氮?dú)馕矫摳角€圖的對(duì)比。圖2是本發(fā)明實(shí)施例2所獲得碳化物衍生碳與未經(jīng)球磨預(yù)處理所獲得的碳化物衍生碳氮?dú)馕矫摳角€圖的對(duì)比。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例3所獲得碳化物衍生碳與未經(jīng)球磨預(yù)處理所獲得的碳化物衍生碳氮?dú)馕矫摳角€圖的對(duì)比。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
取粒度為800目的碳化鈦粉體20g放入高能球磨機(jī)，放入GCrl5軸承鋼鋼球120g，再放入Imlこ醇作為分散劑，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為280轉(zhuǎn)/分，球 磨時(shí)間為8小吋。此時(shí)，碳化鈦粉體粒徑為約I. 2 Um0然后將上述碳化鈦粉體放入熔融石英管式爐中，抽真空至0. IPa后通入氬氣，將管式爐溫度升至600°C，通入氯氣，流速為20ml/min，時(shí)間為3. 0小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后再通入氬氣，去除碳化鈦粉體表面殘留的氯化物，待溫度冷卻至室溫后，即獲得擁有中孔結(jié)構(gòu)的高比表面碳化物衍生碳。如圖I所示，在高溫鹵化處理的エ藝過程及參數(shù)相同的情況下，本實(shí)施例所獲得碳化物衍生碳相比于未經(jīng)球磨預(yù)處理所獲得的碳化物衍生碳有大量中孔結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，同時(shí)保持著較高的比表面。實(shí)施例2
取粒度為800目的碳化鈦粉體20g放入高能球磨機(jī)，放入GCrl5軸承鋼鋼球160g，再放入Imlこ醇作為分散劑，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為240轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為12小吋。此時(shí)，碳化鈦粉體粒徑為約0. 6 Um0然后將上述碳化鈦粉末放入熔融石英管式爐中，抽真空至0. 05Pa后通入氬氣。將管式爐溫度升至800°C，通入氯氣，流速為30ml/min，時(shí)間為1.0小吋。反應(yīng)結(jié)束后再通入氬氣，去除碳化鈦粉體表面殘留的氯化物，待溫度降至室溫后，即可得到擁有中孔結(jié)構(gòu)的高比表面碳化物衍生碳。如圖2所示，在高溫鹵化處理的エ藝過程及參數(shù)相同的情況下，本實(shí)施例所獲得碳化物衍生碳與未經(jīng)球磨預(yù)處理所獲得的碳化物衍生碳相比，有大量中孔結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，同時(shí)保持著較高的比表面。實(shí)施例3
取粒度為800目的碳化鈦粉體20g放入高能球磨機(jī)，放入GCrl5軸承鋼鋼球140g，再放入Imlこ醇作為分散劑，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為260轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為10小吋。此時(shí)，碳化鈦粉體粒徑為約0. 9 Um0然后將上述碳化鈦粉末放入熔融石英管式爐中，抽真空至IPa后通入氬氣。將管式爐溫度升至1000°C，通入氯氣，流速為25ml/min，時(shí)間為2. 0小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后再通入氬氣，去除碳化鈦粉體表面殘留的氯化物，待溫度降至室溫后，即可得到擁有中孔結(jié)構(gòu)的高比表面碳化物衍生碳。如圖3所示，在高溫鹵化處理的エ藝過程及參數(shù)相同的情況下，本實(shí)施例所獲得碳化物衍生碳與未經(jīng)球磨預(yù)處理所獲得的碳化物衍生碳相比，有大量中孔結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，同時(shí)保持著較高的比表面。
權(quán)利要求
1. 一種調(diào)控碳化物衍生碳孔結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于 (O將碳化鈦粉體放入高能球磨機(jī)中將其粒徑破碎細(xì)化至O. 6^1. 2 μ m，研磨體為GCrl5軸承鋼鋼球，鋼球與碳化鈦粉體的質(zhì)量比為6 8:1，加入乙醇作為分散劑，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為240 280轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為8 12小時(shí)； (2)將上述球磨后的碳化鈦粉體放入熔融石英管式爐中，抽真空至O. 05^1Pa后，通入氬氣，將管式爐升溫至60(Tl000°C，再通入氯氣，流速為2(T30ml/min，時(shí)間為1 3小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后再次通入氬氣，去除碳化鈦粉體表面殘留的四氯化鈦等氯化物，冷卻至室溫。
全文摘要
一種調(diào)控碳化物衍生碳孔結(jié)構(gòu)的的方法，首先將碳化鈦粉體放入高能球磨機(jī)中，球磨時(shí)的球料比為6~8:1，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為240~280轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為8~12小時(shí)，碳化鈦粉體粒徑被破碎細(xì)化至0.6~1.2μm；然后將上述球磨后的碳化鈦粉體放入熔融石英管式爐中，抽真空至0.05~1Pa后，通入氬氣，將管式爐升溫至600~1000℃，再通入氯氣，流速為20~30ml/min，時(shí)間為1~3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后再次通入氬氣，利用氬氣流的沖刷作用去除碳化鈦粉體表面殘留的四氯化鈦等氯化物，冷卻至室溫。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)便，反應(yīng)設(shè)備簡(jiǎn)單，可對(duì)CDC的孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效控制，并能有效解決中孔出現(xiàn)時(shí)比表面急劇降低的問題。
文檔編號(hào)C01B31/02GK102786043SQ20121022895
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者周海朝, 張瑞軍, 徐江, 王建新, 陳鵬 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)