[发明专利]一种煤基多孔炭的制备方法

说明书

本发明公开了一种煤基多孔炭的制备方法，包括以下步骤：(1)将原煤粉碎，与乙醇、蔗糖混合并进行球磨，得到混合物料；(2)将混合物置于酸液中，水浴加热并搅拌、酸浸，过滤后洗涤至中性，干燥后得到脱灰煤粉；(3)将脱灰煤粉进行炭化得到煤基多孔炭。本发明制备的煤基多孔炭具有大孔、中孔和微孔三种结构，并以微孔为主，进一步提高了活性炭的比表面积。

技术领域

本发明涉及煤基多孔炭技术领域，具体涉及一种煤基多孔炭的制备方法。

背景技术

在所有碳源物质中，煤的储量最为丰富、价格最低廉。煤富含大稠环有机化合物，含碳量高，具有丰富多孔结构，作为碳源物质，采用高温炭化处理，可制备高性能介孔炭材料。活性炭具有独特的孔隙结构和巨大的表面结构，种类繁多，耐酸、耐碱、耐热，容易再生，因此被广泛的应用于多个领域。与木质类相比，我国煤炭资源丰富，价格低廉，因而成为制备活性炭的重要原料。

活性炭材料具有价格低廉、比表面积高、孔径可调、电化学性能优越以及环境友好的特点，在双电层电容器方面研究最多，活性炭材料种类繁多，主要以资源丰富的廉价活性炭为主(目前主要用于水处理、空气净化、工业脱色等领域)，而活性炭由于导电性较差、孔径分布不合理等问题，难以直接作为超级电容器电极材料使用；以生物质为原料制备的超级电容器电极用碳材料价格相对昂贵(是吸附用活性炭的十倍以上)，而且因原材料及制备工艺不同，性能参差不齐。因此，以资源丰富的廉价活性炭为原料制备可用于超级电容器电极的廉价高性能多孔活性碳材料具有重要的应用前景。同时现有技术中制备得到的活性炭的比表面积和孔容指标普遍较低，不能够适应超级电容器的发展。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种煤基多孔炭的制备方法。本发明制备的煤基多孔炭具有大孔、中孔和微孔三种结构，并以微孔为主，进一步提高了活性炭的比表面积。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种煤基多孔炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原煤粉碎，与乙醇、蔗糖混合并进行球磨，得到混合物料；

(2)将混合物置于酸液中，水浴加热并搅拌、酸浸，过滤后洗涤至中性，干燥后得到脱灰煤粉；

(3)将脱灰煤粉进行炭化得到煤基多孔炭。

优选的，步骤(1)中，所述原煤为太西煤；所述粉碎为将太西煤粉碎至200目。

优选的，步骤(1)中，所述煤粉和蔗糖的质量比为2：(0.1～0.5)；所述煤粉与乙醇的加入量之比为30g：30mL；所述蔗糖的粒径≤80目。

优选的，步骤(1)中，所述球磨所用磨球为氧化锆；所述球磨的球料比为5-20:1.

优选的，步骤(1)中，控制磨球级配为2mm球和1mm球的数量比为1：1；所述球磨时间为2～4h、转速为300r/min。

优选的，步骤(2)中，所述酸液为6mol/L的盐酸溶液；所述混合物和酸液的加入量之比为30g：(400～500)mL。

优选的，步骤(2)中，所述水浴温度为60℃，所述酸浸时间为2h；所述干燥温度为110℃，干燥时间为12h。

优选的，步骤(3)中，所述炭化为以5℃/min的升温速率升温至850～900℃，保温1～2h。

本发明的有益效果：

(1)本发明在球磨中加入乙醇作为活性剂，同时加入蔗糖进行球磨不仅可以减少球磨时间、使球磨粒度更小；并且蔗糖在后续酸化中部分水解，这一过程在炭化时可以进一步提微孔的数量。

(2)本发明制备方法简单，耗时短，得到的活性炭比表面积大、孔径分布合理，适合作为超级电容器的电极材料。

附图说明