[发明专利]基于类沸石咪唑酯骨架化合物制备超级活性炭的方法和应用有效
| 申请号： | 202110675666.7 | 申请日： | 2021-06-17 |
| 公开（公告）号： | CN113321211B | 公开（公告）日： | 2023-01-24 |
| 发明（设计）人： | 李亚丰;赵邦垚;宋欣洛;李是聪 | 申请（专利权）人： | 长春工业大学 |
| 主分类号： | C01B32/318 | 分类号： | C01B32/318;H01G11/34;H01G11/86 |
| 代理公司： | 北京五洲洋和知识产权代理事务所(普通合伙) 11387 | 代理人： | 张向琨 |
| 地址： | 130012 吉林*** | 国省代码： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 基于 类沸石 咪唑 骨架 化合物 制备 超级 活性炭 方法 应用 | ||
本公开提供一种基于类沸石咪唑酯骨架化合物制备超级活性炭的方法，包括以下步骤：步骤一，以ZIF‑8为前驱体，采用等体积浸渍法将溶解金属盐的有机溶液浸入到ZIF‑8孔隙中，混合均匀，形成混合物，然后将混合物进行干燥来除去溶剂；步骤二，将步骤一中干燥后的混合物放入管式炉中，在惰性氛围下高温煅烧，然后经酸洗、水洗、干燥得到超级活性炭。本公开的基于类沸石咪唑酯骨架化合物制备超级活性炭的方法通过加入扩孔材料得到的超级活性炭比表面积大，并且本公开制备的超级活性炭的吸附性能好，在超级电容器中，容量保持率高。
技术领域
本发明涉及到制备超级活性炭领域，尤其涉及基于类沸石咪唑酯骨架化合物制备超级活性炭的方法和应用。
背景技术
超级活性炭是一类具有高比表面积和高孔容的碳材料，在吸附以及制备超级电容器方面有潜在的应用。目前，仅有日本和美国有工业化的生产，其国际市场售价已经超过了碳纤维材料。其生产工艺较为简单，以煤焦基超级活性炭的生产工艺为例，将研磨至5～10μm的煤焦与10倍质量的KOH球磨混合，然后在惰性气体环境下于700～1100℃焙烧，经洗涤干燥获得超级活性炭。但是，由于在生产过程中产生钾蒸汽，极易发生爆炸，另外在管道以及产品中残留钾金属，处理钾金属极其危险，因此工艺控制要求极为严格。
由金属离子Zn2+/Co2+与咪唑及其衍生物构成的类沸石咪唑酯化合物(ZIFs，zeolitic imidazole framework)孔结构合适、结晶度高可以作为制备超级活性炭的前驱体。尽管ZIFs材料的比表面积都比较高，例如ZIF-8的比表面积大于1300m2/g以上，然而在惰性气体条件下利用ZIF-8经过焙烧获得的活性炭的比表面积也仅在1800m2/g左右，还远没有达到日本关西热化学株式会社的Maxsorb超级活性炭——MSC-30(＞2200m2/g)的水平。工业上，为了提高活性炭的比表面积以及孔容积，KOH，ZnCl2以及磷酸常用作活性炭的扩孔剂。
目前煤基超级活性炭生产工艺严苛，同时，ZIFs材料作为潜在的制备超级活性炭的前驱体，但目前用其制备的超级活性炭的比表面积还达不到商品级超级活性炭的比表面积，因此亟需改进和提高其制备技术。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种基于类沸石咪唑酯骨架化合物制备超级活性炭的方法。
为了实现上述目的，本公开提供了一种基于类沸石咪唑酯骨架化合物制备超级活性炭的方法，包括步骤：步骤一：以ZIF-8为前驱体，采用等体积浸渍法将溶解金属盐的有机溶液浸入到ZIF-8孔隙中，混合均匀，形成混合物，然后将混合物进行干燥；步骤二：将步骤一中干燥后的混合物放入管式炉中，在惰性氛围下高温煅烧，然后经酸洗、水洗、干燥得到超级活性炭。
在一些实施例中，在步骤一中，所述的金属盐为ZnCl2，CoCl2·6H2O，FeCl3·6H2O，NiCl2·6H2O，Zn(NO3)2·6H2O，Co((NO3)2·6H2O，Fe(NO3)3·9H2O，Ni(NO3)2·6H2O，Zn(CH3COO)2·2H2O，Co(CH3COO)2·4H2O，Fe(CH3COO)2·4H2O，Ni(CH3COO)2·4H2O。
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