[发明专利]一种硝酸改性的多孔碳及其应用

说明书

本发明公开了一种硝酸改性的多孔碳及其应用，该硝酸改性的多孔碳的制备方法以三聚氰胺为氮源，柠檬酸钙为碳源，一步水热合成得到前驱体，再经过高温焙烧得到N掺杂多孔碳，最后将N掺杂多孔碳进行后硝化改性处理，得到所述的硝酸改性的多孔碳。该多孔碳比表面积大，孔道结构丰富，能用于吸附液蜡油中芳烃，而且效果好。

技术领域

本发明涉及吸附分离技术领域，特别涉及一种硝酸改性的多孔碳及其应用。

背景技术

液蜡油是指以石油原油的第二次加工轻质油中煤油或者柴油馏分作为原料，历经分子筛吸附分离工艺脱蜡或者是使用异丙醇-尿素脱蜡可以得到含有正构烷烃的石蜡，或者是煤/天然气液化过程中合成的液体石蜡。它是一种重要的化工基础原料，其主要成分为正十一烷至正十六烷的正构烷烃，由它可以制备出一系列的化工产品，如氯化石蜡、农药乳化剂、皮革、塑料增塑剂、化肥添加剂及化妆品等。由于液蜡油是石油提炼精细化工原料的中间体，并且液蜡油中芳香烃(主要为烷基苯)含量偏高将会影响到氯化石蜡产品质量和精细化工原料十五烷基磺酰氯产量，在国内石油提炼精细化工原料生产技术中芳香烃的含量较高，所以控制液蜡油中芳香烃的含量尤为重要。

传统芳烃去除的方法有：加氢脱芳、发烟硫酸精制脱芳以及吸附等。加氢法是在催化剂的作用下，将不饱和的烃类转化为饱和烃类的方法。由于加氢脱芳是一个可逆反应，故反应过程中必然会产生环烯烃等副产物，从而影响产物的稳定性和纯度，并且，反应过程需要在氢源充足的地方进行，反应过程中需用到贵金属催化剂，这对于一些中小企业来说，难以实现工业化生产。

磺化法是通过将芳香烃与H₂SO₄、发烟硫酸或SO₃接触发生磺化反应，再将磺化反应后的废酸分离去除的方法。一般而言，硫酸处理过程中会伴随有氧化、聚合、磺化和生成胶质等中间反应。反应过程中会产生某些副反应的发生使物料粘度增大，色泽加深，从而影响了产品质量，更重要的是在磺化反应的过程中会产生大量的废酸、废渣以及废气，严重污染环境，有悖于当前倡导的清洁生产工艺和可持续发展战略。

近年来，离子液体和低共熔溶剂用于芳香烃/链烷烃分离的研究报道较多，然而价格高、腐蚀性以及高黏度等缺点限制了这两种方法的大规模使用。

与前面几种方法相比，吸附法因具有能耗低、设备腐烛小、价格低廉、操作简便以及高效率等优点而备受关注。它是通过吸附剂和液蜡油中的芳香烃化合物之间发生化学反应形成氢键、配合键或离子键，从而达到将液蜡油中芳香烃分离出来的效果。多孔碳材料具有超高的比表面积、大的孔隙率、优越的化学稳性与机械稳定性及独特的导电性能的优点，它是一种吸附性能优良的材料，特别是多孔碳材料中惨杂N原子或含氮碱性基团后，可使多孔碳材料的表面积、孔道结构、表面化学特性等得到显著地改善。

本申请采用一步水热合成法合成氮掺杂多孔碳前驱体，然后用硝酸处理焙烧后的多孔碳，目前专利和文献未见报道。

发明内容

本发明提供了一种硝酸改性的多孔碳及其应用，该多孔碳比表面积大，孔道结构丰富，能用于吸附液蜡油中芳烃，而且效果好。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：

一种硝酸改性的多孔碳，其特征在于制备方法包括如下步骤：

1、N掺杂多孔碳的合成：

1.1、将三聚氰胺与柠檬酸钙加入去离子水中，三聚氰胺与柠檬酸钙的摩尔比为1:1-10:1，搅拌均匀，得液态混合物，将液态混合物转移到水热釜进行水热反应，反应温度为60-200℃，反应时间为12-72小时，反应完成后，得到前驱体，烘干；

1.2、将烘干后的前驱体置于通保护气的管式炉中，同时升温至600-1200℃，保温焙烧1-5小时，焙烧完成后，将所得的黑色粉末经酸溶液刻蚀处理，并用去离子水洗涤至所得滤液呈中性，将水洗后所得的滤饼干燥，即得到N掺杂多孔碳；