[发明专利]催化活性炭的制备方法及其制备的催化活性炭

说明书

技术领域

本申请涉及活性炭领域，具体涉及一种更加节约能源的催化活性炭制备方法。

背景技术

催化活性炭由于其高效的催化活性而广泛应用于氮氧化物的脱除、硫氧化物的氧 化、过氧化物的分解、氯胺的去除、特别是草甘膦的生产领域。由于其潜在市场巨大， 蕴藏了极大的经济价值，从而引发了对于其生产方法深入研究。已知的催化活性炭的 生产方法往往需要购买成品的炭化料，即已经由原料经过炭化过程形成的炭化料，然 后再进行各种活化过程。例如，将炭化料中加入含氮化合物的额外生产步骤，然后还 需要专门的设备用来干燥。鉴于目前催化活性炭市场竞争激烈，需要更加节约成本、 简化步骤的制备方法来提高其市场竞争力。

发明内容

本发明的目的是提供一种效率更高、更加节省成本的催化活性炭的制备方法。

在一个实施方式中，本发明提供了一种催化活性炭的制备方法，包括：

炭化含碳材料；

将炭化后得到的炭化料在降温前立即投入含有至少一种含氮化合物的水浴中；

对所述炭化料进行活化处理，

其中所述水浴中的水的量足以活化所述含碳材料并且足以防止所述含碳材料的自 燃，而且在所述活化之后不需干燥。优选水的量与含碳材料的重量比为35:100至 50:100。采用本发明的方法，通过在炭化后的材料在降温前立即投入含有至少一种含 氮化合物的水浴中，省略了炭化后材料降温处理的步骤，利用了炭化后材料的温度， 省去了加热到炭化温度所需的热量，节约了能源，降低了成本。此外，通过控制水量， 使其免除了活化后干燥的步骤，不但节省了时间，还节约了经济成本。

在一个优选的实施方式中，其中所述含氮化合物其中所述含氮化合物中包含两个 或更多个的杂原子，所述杂原子选自N、O和S原子组成的组中且至少包含N，优选 在所述含氮化合物中形成相对孤立的杂原子结构。具有该结构的含氮化合物能够更加 有效地活化所述含碳材料，以在碳骨架中产生更多的活化位点，从而形成具有更高活 性的催化活性炭。

在一个优选的实施方式中，所述含氮化合物包括的杂原子N和/或O组成。优选 所述含氮化合物包括尿素。

在一个优选的实施方式中，所述水与含碳材料总重量的重量比为35:100至50:100。

在一个优选的实施方式中，所述活化的温度范围为850℃至1000℃。

在一个优选的实施方式中，所述活化在惰性气体气氛中进行。

在一个优选的实施方式中，其中所述惰性气体选自氮气、氩气中的至少一种。

在一个优选的实施方式中，所述活化进一步包括注入水蒸气的步骤。

在一个优选的实施方式中，所述含氮化合物包括选自-NH₂，＝O，-OH和＝NH或-NH- 组成的组中的两个或多个基团。在一个优选的实施方式中，其中所述含氮化合物选自 尿素、过硫酸铵、木质素磺酸氨、氨水、硝酸或富含氮原子的其他材料中的至少一种。

在一个优选的实施方式中，其中所述含氮化合物中氮原子的含量为基于所述炭化 后的材料的0.1wt％至8wt％，优选0.5-5wt％。

在一个优选的实施方式中，所述含碳材料为木头、棕榈丝、杏核壳、椰子壳或棕 榈壳。优选椰子壳或棕榈壳，选用此种原料，成本更低，而且有更适宜的活性炭比表 面积和表观密度。

本发明还提供一种催化活性炭，所述催化活性炭用上述方法制备。优选所述活性 炭的表观密度在0.3至0.8克/毫升范围内，比表面积为1460至1680m²/g范围内。

如果用过氧化氢分解时间来描述所述催化活性炭的催化活性，其对50ml过氧化 氢的分解时间通常为20分钟或者更短，优选10分钟或更短。

如果根据ASTMd4607-94的检测方法检测，上述催化活性炭的碘吸附值为 400-2000mg/g，优选1000-2000mg/g，更优选1200-2000mg/g。

所述催化活性炭可以在在气相或液相的环境中，用于NO_x的脱除，SO_x氧化， 过氧化物分解，氯胺的去除及草甘膦生产领域。

上述活性炭还可用于用其他化学原料和/或矿物质以同样的方法被应用到生 产高催化活性的活性炭或其它活性炭的过程中。