[发明专利]一种高吸附力球形介孔碳的制备方法

说明书

本发明公开了一种高吸附力球形介孔碳的制备方法，属于新材料技术领域，所述制备方法以三嵌段共聚物为模板剂，以甲阶酚醛树脂为碳源，以Cr(NO₃)₃·9H₂O为铬源，通过溶剂挥发诱导自组装法制备得到直径为3～8mm的球形介孔碳，即为所述高吸附力球形介孔碳，其中，所述高吸附力是指能够吸附空气中90％以上的挥发性有机化合物。利用本发明的制备方法制备得到的球形介孔碳对多种VOCs均有非常好的吸附能力，可以用来制备空气净化剂。

技术领域

本发明属于属于新材料技术领域，具体地，涉及一种高吸附力球形介孔碳的制备方法，尤其是涉及一种对挥发性有机化合物具有高吸附力的球形介孔碳的制备方法。

背景技术

挥发性有机化合物(VOCs)对生态环境和人类健康的严重危害已引起全世界关注。化石燃料燃烧、石化、油漆、涂料、农药、塑料等工业过程造成了很大一部分人为VOCs的排放。大部分VOCs有恶臭、致癌作用，对人体健康事物环境造成危害，而且，多数的VOCs还具有易燃易爆特性，会对生产企业带来严重的不安全性。除了自身产生的危害外，VOCs还会产生二次污染，在紫外线的照射下与大气中游离的原子O、O₃、OH和H₂O等发生反应，产生具有强氧化性的光化学烟雾，对人类的健康带来更大的危害。

由于吸附具有成本效益，简单和低能耗的特点，其被认为是有效的VOCs减排策略之一。现有技术中，常见的吸附材料包括多孔碳材料等。多孔碳材料指具有不同孔道结构的材料，按其孔径大小可分为：微孔碳材料(d＜2nm)、介孔碳材料(2nm＜d＜50nm)和大孔碳材料(d＞50nm)。自1992年美国Mobil公司首次合成了M41S系列介孔材料以来，介孔材料因其均匀的孔道结构、良好的热稳定性和化学稳定性以及巨大的比表面积等独特的特点而受到人们的广泛关注。

然而，目前介孔碳材料对VOCs的吸附能力明显不足，难以满足环保领域的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明采用的技术方案如下：

本发明第一方面提供一种高吸附力球形介孔碳的制备方法，所述制备方法以三嵌段共聚物为模板剂，以甲阶酚醛树脂为碳源，以Cr(NO₃)3·9H₂O为铬源，通过溶剂挥发诱导自组装法制备得到直径为3～8mm的球形介孔碳，即为所述高吸附力球形介孔碳，其中，所述高吸附力是指能够吸附空气中90％以上的挥发性有机化合物。

在本发明中，所述VOCs为标准大气压下，熔点低于室温、沸点低于50-260℃的有机化合物总称，包括但不限于烷烃、醇类、酮类、芳香烃、酯类、醛类和胺类化合物。

在本发明中，所述球形介孔碳是指毫米级介孔碳球，碳球表面光滑，并具有4-8nm的贯穿介孔孔道。

在本发明的一些实施方案中，所述甲阶酚醛树脂是通过以下步骤制备得到的：

在38-40℃下使苯酚融化后加入0.5mol/L氢氧化钠溶液，搅拌均匀后加入37％的甲醛溶液；升温至70-75℃后继续搅拌，冷凝回流将混合物冷却至室温，用盐酸溶液调节pH值至7.0；然后在45～50℃条件下减压蒸馏除去混合物中的水分得到甲阶酚醛树脂。

在本发明的一些实施方案中，进一步地，所述制备方法具体包括如下步骤：

S1，按C、Cr摩尔比为20～40:1将甲阶酚醛树脂和Cr(NO₃)3·9H₂O混合并溶于乙醇，配成甲阶酚醛树脂质量分数为40-50％的甲阶酚醛树脂-硝酸铬-乙醇溶液；