]实施例1
[0029]第一步，准确称取2.4gPVDF和0.3gPVP，置于锥形瓶中，加入12.5mL N，N-二甲基甲酰胺，在60°C下机械搅拌至溶解。第二步，加入0.45g酚醛树脂，继续搅拌至溶解均匀。第三步，用注射器取5mL上述溶液置于注射栗上，调整注射栗速度为0.5mL/分钟，挤出液滴至注射器针头正下方的500mL5%体积的异丙醇-95%体积的去离子水中分相胶凝。第四步，24小时后，取出球形高分子基前驱体于室温下晾干。干燥后置于氮气氛围下，以1°C /分钟的升温速率升至900°C，保持3小时后自然降温至室温，取出样品即为毫米级多级孔碳球。得到的毫米级多级孔碳球粒径为1.5±0.1mm,比表面积为931m2/g，孔容为0.50cm3/g，微孔孔容为0.23cm3/g，介孔率达54%。
[0030]附图1为该实施例制备出的毫米级多级孔碳球的实物照片(a为碳化前球形PVDF基前驱体，b为毫米级多级孔碳球)。从图1中可以看出，碳化前球形PVDF基前驱体和多级孔碳球均保持良好的球形度和极窄的粒度分布。碳化过后，多级孔碳球的外观结构得到保留，分散性极佳，且没有发生坍塌和粘连。附图2为该实施例制备出的毫米级多级孔碳球剖开后横截面的扫描电镜图片。从图2中得知，该球内部具有极其发达的孔道结构，且均为连通孔，该结构可极大促进传质过程，提供较多的活性吸附点位。附图3和4分别为该实施例制备出的毫米级多级孔碳球氮气吸附-脱附等温线和孔径分布图。可知本实施例制备多级孔碳球具有大的比表面积和孔容，高的介孔含量，且微孔主要分布在1.7nm附近，介孔分布在3nm附近。
[0031]实施例2
[0032]第一步，准确称取2.4gPES和0.6gPVP，置于锥形瓶中，加入12.2mL N，N-二甲基甲酰胺，在60°C下机械搅拌至溶解。第二步，加入0.45g酚醛树脂，继续搅拌至溶解均匀。第三步，用注射器取5mL上述溶液置于注射栗上，调整注射栗速度为0.SmL/分钟，挤出液滴至注射器针头正下方的500mL5%体积的异丙醇-95%体积的去离子水中分相胶凝。第四步，12小时后，取出球形高分子基前驱体于室温下晾干。干燥后置于氮气氛围下，以1°C /分钟的升温速率升至600°C，保持3小时后自然降温至室温，取出样品即为毫米级多级孔碳球。得到的毫米级多级孔碳球粒径为1.5±0.1mm,比表面积为569m2/g，孔容为0.24cm3/g。
[0033]实施例3
[0034]第一步，准确称取2.4gPVDF和0.3gPVP，置于锥形瓶中，加入12.5mL N，N- 二甲基甲酰胺，在60°C下机械搅拌至溶解。第二步，加入0.45g酚醛树脂，继续搅拌至溶解均匀。第三步，用注射器取5mL上述溶液置于注射栗上，调整注射栗速度为1.0mL/分钟，挤出液滴至注射器针头正下方的500mL 25%体积的异丙醇-75%体积的去离子水中分相胶凝。第四步，48小时后，取出球形高分子基前驱体于室温下晾干。干燥后置于氮气氛围下，以1°C /分钟的升温速率升至900°C，保持3小时后自然降温至室温，取出样品即为毫米级多级孔碳球。得到的毫米级多级孔碳球粒径为1.3±0.1mm,比表面积为956m2/g，孔容为0.46cm3/g，微孔孔容为0.26cm3/g，介孔率达43%。
[0035]实施例4
[0036]第一步，准确称取2.4gPVDF和0.15gPVP，置于锥形瓶中，加入12.7mL N，N-二甲基甲酰胺，在90°C下机械搅拌至溶解。第二步，加入0.45g酚醛树脂，继续搅拌至溶解均匀。第三步，用注射器取5mL上述溶液置于注射栗上，调整注射栗速度为0.SmL/分钟，挤出液滴至注射器针头正下方的500mL50%体积的异丙醇-50%体积的去离子水中分相胶凝。第四步，24小时后，取出球形高分子基前驱体于室温下晾干。干燥后置于氮气氛围下，以1°C /分钟的升温速率升至900°C，保持3小时后自然降温至室温，取出样品即为毫米级多级孔碳球。得到的毫米级多级孔碳球粒径为1.5±0.1mm,比表面积为898m2/g，孔容为0.42cm3/g，微孔孔容为0.26cm3/g，介孔率达38%。
[0037]实施例5
[0038]第一步，准确称取2.4gPVDF和0.6gPVP，置于锥形瓶中，加入12.2mL N，N- 二甲基甲酰胺，在60°C下机械搅拌至溶解。第二步，加入0.45g酚醛树脂，继续搅拌至溶解均匀。第三步，用注射器取5mL上述溶液置于注射栗上，调整注射栗速度为0.SmL/分钟，挤出液滴至注射器针头正下方的500mL5%体积的异丙醇-95%体积的去离子水中分相胶凝。第四步，24小时后，取出球形高分子基前驱体于室温下晾干。干燥后置于氮气氛围下，以1°C /分钟的升温速率升至900°C，保持3小时后自然降温至室温，取出样品即为毫米级多级孔碳球。得到的毫米级多级孔碳球粒径为1.6±0.1mm,比表面积为1005m2/g，孔容为0.50cm3/g，微孔孔容为0.27cm3/g，介孔率达46 %。
【主权项】
1.一种毫米级多级孔碳球的制备方法，其特征在于，包括具体步骤如下: (1)50°C -90°C下，将高分子树脂和制孔剂PVP溶解在N，N- 二甲基甲酰胺中制得溶液A； (2)将酚醛树脂加入溶液A中，搅拌至溶解制得溶液B; (3)用注射器将溶液B挤出至胶凝浴中，进行分相胶凝，得到球形高分子基前驱体； (4)将球形高分子基前驱体进行干燥，并置于惰性氛围中加热制得毫米级多级孔碳球。2.根据权利要求1所述的毫米级多级孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，所述高分子树脂为PVDF，所述的PVDF与PVP的质量比为4:1_16:1。3.根据权利要求1所述的毫米级多级孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，所述高分子树脂为PES，所述的PES与PVP的质量比为2:1-8:1。4.根据权利要求1所述的毫米级多级孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的酚醛树脂为硼改性耐高温热固性酚醛树脂，酚醛树脂与高分子树脂的质量比为3:16。5.根据权利要求1所述的毫米级多级孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的注射器推进速度为0.5mL/min-l.0mL/min。6.根据权利要求1所述的毫米级多级孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的胶凝浴为醇水溶液，所述的醇为异丙醇，体积分数为5-50%，所述的分相胶凝时间为12h-48ho7.根据权利要求1所述的毫米级多级孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的惰性氛围为氮气或氩气。8.根据权利要求1所述的毫米级多级孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的球形PVDF基前驱体碳化温度为600 °C -900°C，焙烧3h，升温速度为1°C /min_5°C /min。
【专利摘要】本发明公开了一种毫米级多级孔碳球的制备方法。采用膜分离领域中的非溶剂至相分离法制备高分子基球形活性炭，取代酚醛树脂悬浮聚合的成球；通过注射泵挤出工艺得到粒径分布极窄的毫米级球形高分子基前驱体；添加的少量制孔剂形成发达的孔隙结构；添加的少量酚醛树脂发挥结构支撑作用，保持良好的球形度和强度。制得的多孔碳球具有丰富的孔隙结构，介孔含量高。本发明实现了毫米级多级孔碳球的简单制备，具有操作简单可控，成本低，易于工业化扩大生产等优点。制得的毫米级多级孔碳球在催化、分离、环境污染的修复等领域有广阔的应用前景。
【IPC分类】C01B31/02
【公开号】CN105174246
【申请号】
【发明人】李健生, 齐俊文, 方小峰, 李阳, 王连军, 孙秀云, 沈锦优, 韩卫清, 刘晓东
【申请人】南京理工大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月8日