物質(zhì)與50mL50%的鹽酸溶液混合均勻，在150°C條件下處理5h， 最后用水洗滌至中性，在l〇〇°C條件下干燥10h ; (5) 將步驟（4)得到的樣品置于管式爐中，通入氮?dú)?，氮?dú)饬魉贋?0mL/min ;以:TC/min 升溫至900°C，恒溫5h，即制備出大孔碳材料，編號(hào)為CL2,所得樣品的各級(jí)孔道孔徑集中分 布和比較面積結(jié)果見(jiàn)表1。
[0030] 實(shí)施例3 (1) 將1. 5g碳酸鈣與50mL 0. 05mol/L氫氧化鈉溶液混合，在70°C條件下攪拌2h ;然 后進(jìn)行過(guò)濾，得到的固體樣品在500°C條件下干燥2. 5h ; (2) 向步驟（1)得到的碳酸鈣中加入70mL蒸餾水和3g蔗糖，攪拌30min后超聲波處理 5h〇
[0031] (3)將步驟（2)制備的溶液置于70°C水浴中攪拌處理，使水分蒸發(fā)至溶液變?yōu)檎?稠狀態(tài)；然后于70°C條件下干燥；最后將樣品置于管式爐中，通入氮?dú)?，氮?dú)饬魉贋?0mL/ min ;以6°C /min從室溫升溫至900°C，恒溫5h ; (4) 將步驟（3)得到的物質(zhì)與50mL50%的鹽酸溶液混合均勻，在140°C條件下處理6h， 最后用水洗滌至中性，在l〇〇°C條件下干燥10h ; (5) 將步驟（4)得到的樣品置于管式爐中，通入氮?dú)?，氮?dú)饬魉贋?0mL/min ;以6°C/min 升溫至950°C，恒溫5h，即制備出大孔碳材料，編號(hào)為CL3,所得樣品的各級(jí)孔道孔徑集中分 布和比較面積結(jié)果見(jiàn)表1。
[0032] 實(shí)施例4 (1) 將3g碳酸鈣與60mL 0. 02mol/L氫氧化鈉溶液混合，在70°C條件下攪拌lh ;然后 進(jìn)行過(guò)濾，得到的固體樣品在360°C條件下處理1. 5h ; (2) 向步驟（1)得到的碳酸鈣中加入50mL蒸餾水和3g蔗糖，攪拌30min后超聲波處理 5h ； (3) 將步驟（2)制備的溶液置于60°C水浴中攪拌處理，使水分蒸發(fā)至溶液變?yōu)檎吵頎?態(tài)；然后于60°C條件下干燥；最后將樣品置于管式爐中，通入氮?dú)?，氮?dú)饬魉贋?5mL/min ; 以5°C /min從室溫升溫至750°C，恒溫5h ; (4)將步驟（3)得到的物質(zhì)與50mL50%的硝酸溶液混合均勻，在150°C條件下處理5h， 最后用水洗滌至中性，在l〇〇°C條件下干燥10h ; (5 )將步驟（4 )得到的樣品置于管式爐中，通入氮?dú)?，氮?dú)饬魉贋?0mL/min ;以5 °C /min 升溫至800°C，恒溫7h，即制備出大孔碳材料，編號(hào)為CL4,所得樣品的各級(jí)孔道孔徑集中分 布和比較面積結(jié)果見(jiàn)表1。
[0033] 實(shí)施例5 (1) 將5g碳酸鈣與80mL 0. 02mol/L氫氧化鈉溶液混合，在60°C條件下攪拌2h ;然后 進(jìn)行過(guò)濾，得到的固體樣品在400°C條件下處理2h ; (2) 向步驟（1)得到的碳酸鈣中加入50mL蒸餾水和3g蔗糖，攪拌30min后超聲波處理 5h ； (3) 將步驟（2)制備的溶液置于70°C水浴中攪拌處理，使水分蒸發(fā)至溶液變?yōu)檎吵頎?態(tài)；然后于60°C下干燥；最后將樣品置于管式爐中，通入氮?dú)?，氮?dú)饬魉贋?0mL/min ;以 3°C /min從室溫升溫至850°C，恒溫5h ; (4) 將步驟（3)得到的物質(zhì)與50mL50%的鹽酸溶液混合均勻，在150°C條件下處理5h， 最后用水洗滌至中性，在l〇〇°C條件下干燥10h ; (5) 將步驟（4)得到的樣品置于管式爐中，通入氮?dú)?，氮?dú)饬魉贋?0mL/min ;以:TC/min 升溫至850°C，恒溫4h，即制備出大孔碳材料，編號(hào)為CL5,所得樣品的各級(jí)孔道孔徑集中分 布和比較面積結(jié)果見(jiàn)表1。
[0034] 比較例1 (1) 將2g碳酸H50mL蒸饋水和3g鹿糖，攪拌30min后超聲波處理5h ; (2) 將步驟（2)制備的溶液置于70°C水浴中攪拌處理，使水分蒸發(fā)至溶液變?yōu)檎吵頎?態(tài)；然后于70°C條件下干燥；最后將樣品置于管式爐中，通入氮?dú)?，氮?dú)饬魉贋?0mL/min ; 以5°C /min從室溫升溫至900°C，恒溫5h ; (3) 將步驟（3)得到的物質(zhì)與50mL50%的鹽酸溶液混合均勻，在150°C條件下處理5h， 最后用水洗滌至中性，在l〇〇°C條件下干燥10h ; (4) 將步驟（3)得到的樣品置于管式爐中，通入氮?dú)?，氮?dú)饬魉贋?0mL/min ;以5°C/min 升溫至900°C，恒溫5h，制備出碳材料，編號(hào)為CL6,所得樣品的各級(jí)孔道孔徑集中分布和比 較面積結(jié)果見(jiàn)表1。
[0035] 比較例2 (1) 將2g碳酸鈣與30mL 0. 02mol/L氫氧化鈉溶液混合，在70°C條件下攪拌2h ;然后 進(jìn)行過(guò)濾，得到的固體樣品在350°C條件下處理2h ; (2) 向步驟（1)得到的碳酸鈣中加入50mL蒸餾水和3g蔗糖，攪拌30min后超聲波處理 5h ； (3) 將步驟（2)制備的溶液在70°C條件下干燥；然后置于管式爐中，通入氮?dú)?，氮?dú)饬?速為30mL/min ;以3°C /min從室溫升溫至900°C，恒溫5h ; (4) 將步驟（3)得到的物質(zhì)與50mL50%的鹽酸溶液混合均勻，在150°C條件下處理5h， 最后用水洗滌至中性，在l〇〇°C條件下干燥10h ; (5) 將步驟（4)得到的樣品置于管式爐中，通入氮?dú)?，氮?dú)饬魉贋?0mL/min ;以:TC/min 升溫至900°C，恒溫5h，即制備出碳材料，編號(hào)為CL7,所得樣品的各級(jí)孔道孔徑集中分布和 比較面積結(jié)果見(jiàn)表1。
[0036] 比較例3 (1) 將2g碳酸H50mL蒸饋水和3g鹿糖混合，攪拌30min后超聲波處理5h ; (2) 將步驟（1)制備的溶液在70°C條件下干燥。再置于管式爐中，通入氮?dú)?，氮?dú)饬魉?為30mL/min ;以5°C /min從室溫升溫至900°C，恒溫5h。
[0037] (3)將步驟（2)得到的物質(zhì)與50mL50%的鹽酸溶液混合均勻，在150°C條件下處理 5h，最后用水洗滌至中性，在100°C條件下干燥10h ; (4)將步驟（3)得到的樣品置于管式爐中，通入氮?dú)猓獨(dú)饬魉贋?0mL/min ;以5°C/min 升溫至900°C，恒溫5h，制備出碳材料，編號(hào)為CL8,所得樣品的各級(jí)孔道孔徑集中分布和比 較面積結(jié)果見(jiàn)表1。
[0038] 表1實(shí)施例和比較例所得樣品物化性質(zhì)
通過(guò)實(shí)施例和比較例結(jié)果可以得出，本發(fā)明方法可以制備出高質(zhì)量的大孔碳，而不采 用本發(fā)明的操作步驟，在同樣物料配比的情況下制備的碳材料為普通微孔碳材料或介孔碳 材料，不含有大孔結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種制備碳材料的方法，所述碳材料組成成分為無(wú)定形碳元素，具有兩級(jí)孔道，其中 第一級(jí)孔道的孔徑為20~40nm,第二級(jí)孔道的孔徑為100~200nm,總比表面積為500~ 1000 m2/g ;所述制備碳材料的方法包括以下步驟： (1) 將碳酸鈣與堿液混合，在50~90°C下攪拌處理，然后過(guò)濾，過(guò)濾得到的固體物質(zhì)在 300~500°C下熱處理1~3h ; (2) 將經(jīng)步驟（1)處理后的碳酸鈣與水和糖類(lèi)物質(zhì)混合，攪拌10~60min后，超聲波處 理1~10h ; (3) 將步驟（2)得到的溶液在50~100°C下攪拌處理至溶液呈粘稠狀態(tài)，然后在50~ 80°C下干燥，最后置于氮?dú)鈿夥罩性?00~KKKTC下炭化處理3~10h ; (4) 將步驟（3)得到的物質(zhì)與酸溶液混合均勻，在50~200°C下處理1~10h，然后洗 滌干燥； (5) 將步驟（4)得到的物質(zhì)在氮?dú)鈿夥障拢?00~1000°C高溫處理3~10h。2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（1)中所述碳酸鈣為納米碳酸鈣。3. 按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：步驟（1)中所述納米碳酸鈣的粒徑為 30 ~50nm。4. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（1)中所述堿液為氫氧化鈉、氫氧化 鉀中的一種或兩種。5. 按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：步驟（1)中所述堿液濃度為0.01~ 0·lmol/L〇6. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（1)中碳酸鈣與堿液的質(zhì)量比為1 : 5 ~1 :50,優(yōu)選 1 :10 ~1 :20。7. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（2)中所述糖類(lèi)物質(zhì)為蔗糖、葡萄糖 中的一種或兩種。8. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（2)中所述碳酸鈣、糖類(lèi)物質(zhì)、水的質(zhì) 量比為〇· 1~2 :1 :10~33，優(yōu)選為0· 2~1 :1 :13~26。9. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（3)中所述的炭化處理在氮?dú)鈿夥罩?進(jìn)行，氮?dú)饬魉贋?0~50mL/min，優(yōu)選為15~40 mL/min。10. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（3)中所述炭化處理的升溫速率大 于 10 °C /min 〇11. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（3)中所述炭化處理以恒定的升溫 速率升溫。12. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（4)中所述的酸溶液為鹽酸或硝酸。13. 按照權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于：步驟（4)中所述的酸溶液的質(zhì)量濃度為 20 ~60%〇14. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（4)中所述洗滌為用蒸餾水洗滌，所 述干燥為在1〇〇~14(TC下干燥5~15h。15. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（5)中所述的高溫處理在氮?dú)鈿夥?中進(jìn)行，氮?dú)饬魉贋?0~50mL/min，優(yōu)選為15~40 mL/min。16. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（5)中所述高溫處理升溫速率為 1 ~10 °C /min 〇17.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（5)中所述高溫處理以恒定的升溫 速率升溫。
【專(zhuān)利摘要】？本發(fā)明提供一種制備碳材料的方法，所述碳材料組成成分為無(wú)定形碳元素，具有兩級(jí)孔道；所述碳材料制備方法首先將碳酸鈣與堿液混合攪拌處理，然后將過(guò)濾熱處理得到的碳酸鈣與水和糖類(lèi)物質(zhì)混合，攪拌并超聲波處理后將溶液干燥，然后置于氮?dú)鈿夥罩谢幚?，最后將得到的物質(zhì)與酸溶液混合處理，經(jīng)過(guò)洗滌干燥高溫處理得到碳材料。本發(fā)明方法不使用昂貴的有機(jī)添加物，操作步驟簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)成本低廉。
【IPC分類(lèi)】C01B31/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105621386
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410591312
【發(fā)明人】范峰, 凌鳳香, 王少軍, 張會(huì)成, 陳曉剛, 楊春雁
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2014年10月30日