专利名称：：一种活性炭微球及其制备方法
技术领域：
：[有益效果]本发明的样品不但具有高的比表面积和中孔含量，而且具有良好的吸附能力；该发明的制备工艺简单，易行，环保，不会产生有毒，有害的物质和气体，且成本低；可应用在储能材料和超级电容器的电极材料。图1是活化前活性碳微球的扫描电子显微镜照片图2是活化后活性碳微球的扫描电子显微镜照片具体实施方式实施例1:本发明的活性碳微球的制备方法。制备步骤如下A、使用南京大学仪器厂生产的QM-1SP行星式球磨机粉碎设备将符合国家标准GB/T2290-94的煤沥青粉碎到200目，称取粉碎煤沥青100克，往所述煤沥青添加18克纳米氧化锆陶瓷粉添加剂，用玻棒搅拌混合均匀后装入鼓风干燥箱中，在空气中在温度35(TC下进行预氧化1.8小时，然后在氮气气氛下，在温度48(TC下保持恒温1.2小时，再自然冷却到室温，得到109.8克预氧化产物，使用HitachiS-4700扫描电子显微镜观测结果列于图1，该图显示这种预氧化产物基本为球形。B、让步骤A)得到的产物与以所述产物重量计500重量％氢氧化钠活化剂混合，然后在竖式活化炉中在氮气气体保护下加热到82(TC，再在这个温度下保持1.0小时，得到一种活化产物，使用HitachiS-4700扫描电子显微镜观测结果列于图2，该图显示这种活化产物基本为椭球形。C、步骤B得到的活化产物使用蒸馏水进行清洗两次，然后在真空干燥箱在-0.lPMa与温度85t:下进行干燥，这样制得本发明的活性碳微球材料。本实施例得到的活性碳微球材料使用在本申请说明书中描述的设备和仪器进行了分析，其分析结果列于表1中。实施例2:本发明的活性碳微球的制备方法。按照与实施例1的同样方式实施，不同之处在于只是使用纳米碳化钛陶瓷粉添加剂。本实施例得到的活性碳微球材料也使用在本申请说明书中描述的设备和仪器进行了分析，其分析结果列于表1中。实施例3:本发明的活性碳微球的制备方法。按照与实施例1的同样方式实施，不同之处在于只是使用纳米氮化硅陶瓷粉添加剂。本实施例得到的活性碳微球材料也使用在本申请说明书中描述的设备和仪器进行了分析，其分析结果列于表1中。实施例4:本发明的活性碳微球的制备方法。按照与实施例1的同样方式实施，不同之处在于只是使用纳米碳化锆陶瓷粉添加剂。本实施例得到的活性碳微球材料也使用在本申请说明书中描述的设备和仪器进行了分析，其分析结果列于表1中。实施例5:本发明的活性碳微球的制备方法。按照与实施例1的同样方式实施，不同之处在于只是使用碳酸钙碳酸盐添加剂。本实施例得到的活性碳微球材料也使用在本申请说明书中描述的设备和仪器进行了分析，其分析结果列于表1中。实施例6:本发明的活性碳微球的制备方法。按照与实施例1的同样方式实施，不同之处在于只是使用二氧化硅添加剂。本实施例得到的活性碳微球材料也使用在本申请说明书中描述的设备和仪器进行了分析，其分析结果列于表1中。实施例7:本发明的活性碳微球的制备方法。按照与实施例1的同样方式实施，不同之处在于只是使用氧化镁添加剂。本实施例得到的活性碳微球材料也使用在本申请说明书中描述的设备和仪器进行了分析，其分析结果列于表1中。实施例8:本发明的活性碳微球的制备方法。按照与实施例1的同样方式实施，不同之处在于只是使用氧化亚铁添加剂。本实施例得到的活性碳微球材料也使用在本申请说明书中描述的设备和仪器进行了分析，其分析结果列于表1中。对比实施例1按照与实施例1的同样方式实施，不同之处在于不使用任何添加剂。本实施例得到的活性碳微球材料也使用在本申请说明书中描述的设备和仪器进行了分析，其分析结果列于表1中。表l实施例序号直径runBET比表面积m2/g总孔孔容m3/g中孔孔容m3/g平均孔径咖N2体积吸附值(cm3/g)12526682.611.823.92169122029863.182.254.63205833534142.021.032.36130444033312.271.312.7214669<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由表1可以看出添加添加剂使样品的BET，孔容，中孔孔容，平均孔径等均有明显提高。添加剂的不同，样品的性能也有所不同。根据需求的不同，可选择不同的添加剂。实施例9:本发明的活性碳微球的制备方法。制备步骤如下A、使用南京大学仪器厂生产的QM-1SP行星式球磨机粉碎设备将符合国家标准GB/T2290-94的煤沥青粉碎到200目，称取粉碎煤沥青100克，往所述煤沥青添加14克氧化镁添加剂，用玻棒搅拌混合均匀后装入鼓风烘箱设备中，在空气中在温度36(TC下进行预氧化1.5小时，然后在氩气气氛下，在温度52(TC下保持恒温1.6小时，再自然冷却到室温，得到109.6克预氧化产物。B、让步骤A)得到的产物与以所述产物重量计600重量％氢氧化钠活化剂混合，然后在竖式活化炉中在氮气气体保护下加热到80(TC，再在这个温度下保持1.2小时，得到一种活化产物；C、步骤B得到的活化产物使用无水乙醇进行清洗两次，然后在真空干燥箱在-0.lPMa与温度85t:下进行干燥，这样制得本发明的活性碳微球材料。本实施例得到的活性碳微球材料使用在本申请说明书中描述的设备和仪器进行了分析，其分析结果列于表2中。实施例10:本发明的活性碳微球的制备方法。制备步骤如下A、使用南京大学仪器厂生产的QM-1SP行星式球磨机粉碎设备将符合国家标准GB/T2290-94的煤沥青粉碎到300目，称取粉碎煤沥青100克，往所述煤沥青添加20克氧化镁添加剂，用玻棒搅拌混合均匀后装入鼓风干燥箱设备中，在空气中在温度32(TC下进行预氧化2.5小时，然后在氩气气氛下，在温度55(TC下保持恒温1.8小时，再自然冷却到室温，得到109.8克预氧化产物。B、让步骤A)得到的产物与以所述产物重量计500重量％氢氧化钠活化剂混合，然后在竖式活化炉中在氮气气体保护下加热到85(TC，再在这个温度下保持0.8小时，得到一种活化产物；C、步骤B得到的活化产物使用无水乙醇进行清洗两次，然后在真空干燥箱在-0.lPMa与温度85t:下进行干燥，这样制得本发明的活性碳微球材料。本实施例得到的活性碳微球材料使用在本申请说明书中描述的设备和仪器进行了分析，其分析结果列于表2中。实施例11:本发明的活性碳微球的制备方法。制备步骤如下A、使用南京大学仪器厂生产的QM-1SP行星式球磨机粉碎设备将符合国家标准GB/T2290-94的煤沥青粉碎到400目，称取粉碎煤沥青100克，往所述煤沥青添加30克氧化镁添加剂，用玻棒搅拌混合均匀后装入鼓风干燥箱设备中，在空气中在温度40(TC下进行预氧化1.0小时，然后在氩气气氛下，在温度60(TC下保持恒温0.8小时，再自然冷却到室温，得到109.5克预氧化产物。B、让步骤A)得到的产物与以所述产物重量计700重量％氢氧化钠活化剂混合，然后在竖式活化炉中在氮气气体保护下加热到75(TC，再在这个温度下保持1.5小时，得到一种活化产物；C、步骤B得到的活化产物使用无水乙醇进行清洗两次，然后在真空干燥箱在-0.lPMa与温度85t:下进行干燥，这样制得本发明的活性碳微球材料。本实施例得到的活性碳微球材料使用在本申请说明书中描述的设备和仪器进行了分析，其分析结果列于表2中。实施例12:本发明的活性碳微球的制备方法。制备步骤如下A、使用南京大学仪器厂生产的QM-1SP行星式球磨机粉碎设备将符合国家标准GB/T2290-94的煤沥青粉碎到250目，称取粉碎煤沥青100克，往所述煤沥青添加10克氧化镁添加剂，用玻棒搅拌混合均匀后装入鼓风干燥箱设备中，在空气中在温度30(TC下进行预氧化3.0小时，然后在氩气气氛下，在温度40(TC下保持恒温2.0小时，再自然冷却到室温，得到109.8克预氧化产物。B、让步骤A)得到的产物与以所述产物重量计800重量％氢氧化钠活化剂混合，然后在竖式活化炉中在氮气气体保护下加热到90(TC，再在这个温度下保持0.5小时，得到一种活化产物；C、步驟B得到的活化产物使用乙醚进行清洗两次，然后在真空干燥箱在-0.lPMa与温度85t:下进行干燥，这样制得本发明的活性碳微球材料。本实施例得到的活性碳微球材料使用在本申请说明书中描述的设备和仪器进行了分析，其分析结果列于表2中。对比实施例2:按照与实施例8的同样方式实施，不同之处在于不使用任何添加剂。本实施例得到的活性碳微球材料也使用在本申请说明书中描述的设备和仪器进行了分析，其分析结果列于表2中。表211<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表2可以看出添加添加剂使样品各方面性能得到提升，不同的活化温度和活化时间，对样品各方面的性能均有影响。因此，选取合适的添加剂和适当的活化条件是本发明的关键。权利要求一种活性碳微球，其特征在于该活性碳微球是由含有以所述活性碳微球总重量计的90.0重量％以上无定形碳基材料组成的碳微球，它的直径是10-40nm，BET比表面积是2500-3600m2/g，总孔孔容2.5-3.2cm3/g，中孔孔容1.6-2.2cm3/g，平均孔径2.8-3.1nm。2.根据权利要求1所述活性碳微球，其特征在于该活性碳微球是含有以所述活性碳微球总重量计的93.0重量％以上无定形碳基材料，它的直径是15-35nm，BET比表面积是2600-3500m2/g，总孔孔容2.6-3.0cm3/g，中孔孔容1.8-2.OcmVg，平均孔径2.8-3.Onm。3.根据权利要求1或2所述活性碳微球的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下A、按照煤沥青重量计，往所述煤沥青添加10-30重量％选自纳米陶瓷粉、金属氧化物、二氧化硅或碳酸盐的添加剂，混合均匀后在空气中在温度300-40(TC下进行预氧化1.0-3.0小时，然后在惰性气氛下，在温度400-60(TC下保持恒温0.8-2.0小时，B、让步骤A)得到的产物与以所述产物重量计300-900重量％强碱性化合物活化剂混合，然后在活化炉中在惰性气体保护下加热到750°C_9001:，再在这个温度下保持0.5-1.5小时，得到一种活化产物；C、步骤B得到的活化产物使用清洁剂进行清洗，然后进行干燥，这样可以制得所述的活性碳微球材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的煤沥青粒度是20-60目。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的纳米陶瓷粉是一种或多种选自纳米氧化锆、氮化硅晶须、纳米碳化硅、纳米碳化钛、纳米氧化钇、纳米氮化硅、纳米氮化钛、纳米氮化铝或纳米碳化锆的纳米陶瓷粉。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的金属氧化物是一种或多种选自氧化铝、氧化镁、氧化铁、氧化亚铁或氧化锆的金属氧化物。7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的碳酸盐是一种或多种选自碳酸钙、碳酸钠、碳酸镁、碳酸钾、碳酸氢钙、碳酸氢钠、碳酸氢镁或碳酸氢钾的碳酸盐。8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的惰性气氛是氮气、氩气或氮气与氩气混合物的惰性气氛。9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的活化剂是一种或多种选自KOH、NaOH、LiOH、KOH/NaOH、KOH/LiOH或NaOH/LiOH混合物的活化剂。10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的清洁剂是一种或多种选自蒸馏水、乙醇、丙酮或乙醚的清洁剂。全文摘要本发明涉及一种活性炭微球及其制备方法。本发明活性炭微球的直径是10-40nm，BET比表面积是2500-3600m2/g，总孔孔容2.5-3.2cm3/g，中孔孔容1.6-2.2cm3/g，平均孔径2.8-3.1nm。本发明活性炭微球制备方法是煤沥青与添加剂的混合物先进行预氧化，然后使用强碱性化合物活剂进行活化，再用清洁剂清洗，最后进行干燥得到所述的活性炭微球。文档编号B01J13/02GK101717085SQ200910241779公开日2010年6月2日申请日期2009年12月7日优先权日2009年12月7日发明者丰震河,薛锐生,邵晓红申请人:北京化工大学