一種煤焦瀝青多孔材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及漸青，尤其是設(shè)及一種W傅克烷基化反應(yīng)來使得煤焦?jié)u青與二甲氧基 甲燒交聯(lián)，可得到比表面積較大多孔材料的一種煤焦?jié)u青多孔材料及其制備方法與應(yīng)用。 技術(shù)背景
[0002] 漸青是原油加工過程中得到的產(chǎn)品，由不同分子量的碳氨化合物及其衍生物組 成。煤焦?jié)u青是煉焦的副產(chǎn)品，即焦油蒸饋后殘留的黑色物質(zhì)，含有難揮發(fā)的蔥、巧及苯類 的芳香控，所W煤焦?jié)u青具有毒性。作為礦物廢渣，煤焦?jié)u青的利用率并不是很高。
[0003] 漸青制備的多孔碳材料，如活性炭等。中國專利98123530. 1公布了一種中孔漸青 基球狀活性炭的制備方法。該方法是將一次活化制得的具有一定比表面的漸青基球狀活性 炭在氯化亞鐵和氯化鉆等金屬化合物的溶液中浸潰和干燥，在800~1000°C下用水蒸氣或 者二氧化碳進(jìn)行二次活化，制得比表面積在1000~1650m2/g之間，中孔孔徑在2~4nm之 間，總孔體積介于0. 22~0. 58cmVg之間的活性炭。中國專利200810037093. X公布了一 種高碳收率漸青基球形活性炭的制備方法。該方法通過將不烙化漸青球與化學(xué)活化劑氯化 鋒或憐酸溶液混合均勻，再加熱至300-800°C進(jìn)行碳化、活化，經(jīng)酸洗、水洗后，制得比表面 積介于1100~1320m7g之間，總的孔體積介于0. 54~0. 63cmVg之間的漸青基球形活性 炭。中國專利200910043229. 2公布一種存儲能量用多孔碳材料的制備方法。該方法W比 表面積為1100m7g的S02為模板，中間相漸青為碳源，漸青和S0 2混勻后放入電爐中，在N2 保護(hù)下將電爐升溫至300°C后保溫化，然后升溫至900°C后保溫比，最后成保護(hù)下冷卻，再 用30%的氨氣酸去除S〇2模板，過濾、水洗至中性，100°C干燥，制得比表面積為600m 2/g的多 孔碳。中國專利201510055624. 8公布了一種中孔漸青基殼狀炭材料的制備方法。該方法 是石油漸青加入納米氧化鋒研磨混合，再加入經(jīng)研磨的粉末狀的氨氧化鐘，研磨混合均勻。 將該混合物置于管式爐，在氣氣氣氛中，W 5°C /min的升溫速率加熱至200°C，恒溫30min， 在加熱至800~900°C，恒溫60min，自然冷卻，得到的產(chǎn)物經(jīng)酸洗、水洗和干燥后得到比表 面積介于1766~2646m7g之間，平均孔徑在2. 05~2. 25皿之間的殼狀中孔炭材料。
[0004] 論文"Prep曰ration of pitch-b曰sed carbon materials using 曰 template and an orthogonal array design for super capacitors" (Micro&Nano Letters 12(2014)927-931)提出W煤焦?jié)u青為碳源，采用不同的納米級的氧化物狂r〇2，Al2〇3，Ti〇2) 作為模板。煤漸青和氧化物混合，在50ml/min的的氣氛下，W 5°C /min的升溫速率升溫 至500°C保溫2h，自然冷卻至室溫，加入K0H混勻，在700~900°C下保溫90min，得到的產(chǎn) 物用6mol/L的硫酸洗去模板后，水洗，110°C干燥地。得到比表面積在935~2071m7g之 間，孔體積在0. 58~1. 16cm3/g之間的碳材料。論文"Pr巧aration of mesophase pitch based mesoporous carbons using an imprinting method" (New carbon materials 22 (2007) 259-263)提出W中間相漸青為碳源，納米硅膠為制孔劑采用印刷法制備中孔碳。 中間相漸青和硅膠混合攬拌化后，在340~400°C熱處理化后在900°C炭化化，所得混合 物用3M氨氧化鋼溶液于94°C多次洗涂化，然后用37 %的氨氣酸在室溫下洗涂12h除去娃 膠模板，所得煤漸青基中孔碳的比表面積為140m7g，其總的孔體積為0. SlcmVg。論文"模 板法煤漸青基中孔碳的制備及其電化學(xué)性能"（新型炭材料，26(2011) 187-191)提出W煤 漸青為碳源，用二氧化娃為模板采用氣相法制備中孔炭材料，煤漸青與二氧化娃質(zhì)量比為 1 : 1.2的混合物經(jīng)化攬拌后W六段程序升溫對混合物進(jìn)行加熱，隨后，在900°C通入二 氧化碳?xì)怏w進(jìn)行活化，最后用氨氣酸洗涂活化產(chǎn)物制得中孔碳；其中，活化時間介于90~ 150min時，所得中孔炭的比表面積介于830~1360m 2/g之間。 陽0化]從上述專利和文獻(xiàn)可W看出，W中間相漸青為碳源，二氧化娃或硅膠等為模板，需 要氨氣酸除去模板，操作較為復(fù)雜且污染嚴(yán)重；W石油漸青為碳源，采用硬模板或化學(xué)活化 法通過加熱制備多孔碳的工藝，其活化時間長，能耗高，成本高，污染嚴(yán)重。如制得比表面積 高的多孔碳材料，需要高溫高壓的條件，對設(shè)備要求高，安全性能差。運(yùn)些的問題都限制了 漸青制備活性炭等多孔材料的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有漸青多孔材料制備技術(shù)上存在的上述不足，本發(fā)明旨在提供可得到比表 面積大，性能優(yōu)，循環(huán)穩(wěn)定性好的漸青基多孔材料，反應(yīng)條件溫和，成本低，設(shè)備投資少，工 藝技術(shù)難度低，產(chǎn)品競爭力較高的一種煤焦?jié)u青多孔材料及其制備方法與應(yīng)用。
[0007] 所述煤焦?jié)u青多孔材料按質(zhì)量比的組成為：煤焦?jié)u青1、交聯(lián)劑0.53~2. 7。
[0008] 所述交聯(lián)劑可采用二甲氧基甲燒等。
[0009] 所述煤焦?jié)u青多孔材料的制備方法如下：
[0010] 1)將粘稠狀的煤焦?jié)u青先溶解在溶劑中，再加入二甲氧基甲燒，攬拌均勻后加入 交聯(lián)催化劑，得混合溶液；
[0011] 2)將步驟1)配制的混合溶液放入反應(yīng)容器中，通入氣氣，升溫反應(yīng)后，降溫至室 溫，得漸青基多孔材料；
[0012] 3)將步驟2)得到的漸青基多孔材料清洗，抽提，烘干，即得煤焦?jié)u青多孔材料。
[0013] 在步驟1)中，所述溶劑可采用1,2-二氯乙燒等，所述1,2-二氯乙燒最好采用純 化的1，2-二氯乙燒；所述交聯(lián)催化劑可采用無水=氯化鐵等。
[0014] 在步驟2)中，所述升溫反應(yīng)的溫度可為80°C，升溫反應(yīng)的時間可為化。
[0015] 在步驟3)中，所述清洗可采用甲醇清洗3次；所述抽提可先用甲醇抽提化，再用 二氯甲燒抽提化；所述烘干的溫度可為80°C，烘干的時間可為12h。
[0016] 所制得的煤焦?jié)u青多孔材料應(yīng)用測試如下：分別在壓力1. 13bar，溫度77K下測試 成吸附，在壓力1.化ar，溫度273. 15K下測試C0 2的吸附。
[0017] 所述煤焦?jié)u青多孔材料可在制備氣體吸附劑和染料處理劑等領(lǐng)域中應(yīng)用。 陽01引本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：
[0019] 1.本發(fā)明所設(shè)及的原材料配方對于生產(chǎn)設(shè)備無特殊要求，生產(chǎn)條件溫和，生產(chǎn)效 率高，工藝簡單。
[0020] 2.本發(fā)明所生產(chǎn)的漸青多孔材料，比表面積大，具有較好的氣體吸附和儲存性能。
[0021] 3.經(jīng)過傅克烷基化超交聯(lián)的煤焦?jié)u青多孔材料，與市面上通用的活性炭等多孔材 料相比，成本低，無毒，使得煤焦?jié)u青的利用更加廣泛，其可W更好地拓展到企業(yè)或生活中 廢氣處理，能源儲存，染料處理等應(yīng)用中。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1~4制備的漸青基多孔材料的氮?dú)馕摳降葴鼐€。
[002引圖2為本發(fā)明實(shí)施例1~4制備的漸青基多孔材料的C02吸附量曲線。