本發(fā)明涉及煤化工領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多孔炭及其制備方法。
背景技術(shù)：
煤直接液化殘渣是煤直接液化過程的非目標產(chǎn)品，約占投煤量的30％，是一種高灰、高硫和高熱值的物質(zhì)，主要由非餾出液化油(正己烷可溶物)、瀝青質(zhì)(正己烷不溶四氫呋喃可溶物)、未轉(zhuǎn)化煤和無機質(zhì)組成。非餾出液化油和瀝青質(zhì)約占殘渣的50％，主要由多環(huán)縮合芳烴組成，具有芳香度高，碳含量高，容易聚合或交聯(lián)的特點，與石油瀝青和煤焦油瀝青的特性有所不同，非常適合作為制備炭素材料的原料，是一種寶貴而獨特的碳資源；未轉(zhuǎn)化煤是指殘渣中不溶于四氫呋喃的有機質(zhì)，約占殘渣總量的30％，具有較高的熱值；無機質(zhì)主要是由煤中的礦物質(zhì)和外加的催化劑組成，約占殘渣總量的20％。
當今，國內(nèi)大規(guī)模應用煤直接液化殘渣的方法是將煤直接液化殘渣與煤調(diào)配成水煤漿，作為氣化爐原料制備合成氣和氫氣，解決了煤液化殘渣大規(guī)模應用的出路，實現(xiàn)了殘渣資源化利用。但是，煤直接液化殘渣，特別是其中的可溶部分(四氫呋喃可溶物)未實現(xiàn)高附加值的利用，煤直接液化產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益未得到最大化的體現(xiàn)。因此，將煤直接液化殘渣中的煤液化瀝青和不可溶部分分離開來，并進行合理地綜合開發(fā)利用，具有較大的經(jīng)濟效益和社會效益的。專利zl201310211244.x、zl201310211245.4和zl201510317246.6等公布了煤直接液化殘渣制備煤液化瀝青的工藝方法，為實現(xiàn)煤液化殘渣高附加值利用提供技術(shù)保障。
多孔炭包括以微孔為主的活性炭，以及以介孔或大孔為主的炭材料?；钚蕴烤哂胸S富的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和較高的比表面積，是一種優(yōu)良的吸附材料。它由炭形成的六環(huán)物堆積而成，主要化學成分是碳元素，含有少量的氫、氮、氧及灰分?；钚蕴恐饕獞糜谒?、空氣的吸附過濾凈化，催化劑或催化劑載體，儲氫儲能材料等方面。一般市售的活性炭比表面積為300～1000m2/g，比表面積大于2000m2/g稱為超級活性炭，其孔徑分布以微孔為主，平均孔直徑在2nm以下。按照原料來源分，可分為木質(zhì)活性炭、果殼活性炭、煤質(zhì)活性炭、石油類活性炭、再生炭和礦物質(zhì)原料活性炭。介孔炭是指孔徑分布在2～50nm的多孔炭材料，自1999年ryoo首次以介孔硅基分子篩mcm-48為模板、以蔗糖為炭源制備出高度有序的介孔炭以來，這種具有規(guī)整孔道結(jié)構(gòu)的多孔炭材料，就以其顯著的結(jié)構(gòu)特征以及由此衍生而來的優(yōu)異性能在吸附分離、新型催化和傳感器等領(lǐng)域脫穎而出。大孔炭是一般是通過以尺寸較大(一般大于50nm)的聚苯乙烯微球為模板劑，以酚醛樹脂、瀝青等為碳源，通過前驅(qū)體制備、炭化等步驟制備出來的，其平均孔徑一般都在50nm以上。
國內(nèi)采用煤直接液化殘渣制備多孔炭的制備途徑有兩種：一種是直接以煤直接液化殘渣或瀝青為原料，通過添加化學活化劑(如koh、naoh)進行預氧化處理，然后再經(jīng)過升溫炭化、活化得到活性炭的方法。通過該方法制得的多孔炭的比表面積較大(2000m2以上)，但孔徑以微孔為主，在電化學或催化應用方面失活較快，再生率較低；且制備過程中采用大量的koh等強堿作為活化劑，后續(xù)需要大量的水進行清洗。另一種方法是以提取煤直接液化殘渣中的瀝青烯和前瀝青烯作為碳源，以介孔硅sba-15、sba-16和kit-6為硬模板，制備得到有序介孔炭。通過該方法制得的介孔碳的有序性較好，比表面積較大，但其模板劑sba-15、kit-16等制備工藝比較復雜，成本較高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的在于提供一種多孔炭及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中以煤直接液化殘渣制備多孔炭時工藝復雜、孔徑過小的問題。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種多孔炭的制備方法，其包括以下步驟：將煤液化瀝青、正硅酸四乙酯、鹽酸與有機溶劑混合，配置成復合漿液；將復合漿液干燥，得到復合物；將復合物炭化，得到炭化物；以及去除炭化物中的二氧化硅，得到多孔炭。
進一步地，煤液化瀝青的軟化點為85～160℃，灰分含量為0.001～0.2wt％，結(jié)焦值為45～65％。
進一步地，配置復合漿液的步驟包括：將煤液化瀝青和部分的有機溶劑混合，得到混合物a；將正硅酸四乙酯、鹽酸及剩余的有機溶劑混合，得到混合物b；在攪拌的條件下，將混合物a加至混合物b中，得到復合漿液。
進一步地，將正硅酸四乙酯、鹽酸及剩余的有機溶劑混合的步驟中，同時加入表面活性劑，得到混合物b；優(yōu)選表面活性劑為f127、p123和十二烷基苯磺酸鈉中的一種或多種。
進一步地，正硅酸四乙酯與煤液化瀝青的重量比為0.346～4.16:1；鹽酸中的hcl與煤液化瀝青的重量比為0.009～0.0924:1；表面活性劑與煤液化瀝青的重量比為0.2～0.5:1。
進一步地，有機溶劑為四氫呋喃、甲苯和乙醇中的一種或多種。
進一步地，將復合物炭化的步驟包括：在惰性氣體氣氛下，將復合物以1～5℃/min的速率升溫至300～450℃，恒溫1～3h，得到中間產(chǎn)物；再將中間產(chǎn)化物以1～3℃/min的速率升溫至600～1000℃，恒溫1～2h后，降至室溫，得到炭化物；優(yōu)選地，將復合物炭化的步驟之前，還包括將復合物研磨成粉末的步驟。
進一步地，去除炭化物中二氧化硅的步驟包括：將炭化物在naoh水溶液或者氫氟酸中浸泡12～24h，得到多孔炭。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種多孔炭，其由上述的制備方法制備而成。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了多孔炭的比表面積為200～1000m2/g，平均孔徑為2～4nm，總孔容為0.15～0.75ml/g。
應用本發(fā)明的技術(shù)方案，以煤液化瀝青為原料制備了多孔炭。具體地，將煤液化瀝青、正硅酸四乙酯、鹽酸與有機溶劑混合，配置成復合漿液。其次將復合漿液干燥，去除有機溶劑后得到了復合物。該復合物經(jīng)炭化后，得到的炭化物中含有二氧化硅和炭。最后去除炭化物中的二氧化硅，即可得到多孔炭。
采用本發(fā)明上述的制備方法，以煤液化瀝青為原料制備的多孔炭，有效地利用了資源。同時，制備得到的多孔炭兼具了較高的比表面積和較大的孔徑，且該工藝流程簡單，成本低，非常適合工業(yè)化大規(guī)模應用。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
正如背景技術(shù)部分所描述的，目前以煤直接液化殘渣為原料制備多孔炭存在工藝復雜、多孔炭孔徑過小的問題。為了解決這一問題，本發(fā)明提供了一種多孔炭的制備方法，其包括以下步驟：將煤液化瀝青、正硅酸四乙酯、鹽酸與有機溶劑混合，配置成復合漿液；將復合漿液干燥，得到復合物；將復合物炭化，得到炭化物；去除炭化物中的二氧化硅，得到多孔炭。
應用本發(fā)明的技術(shù)方案，以煤液化瀝青為原料制備了多孔炭。具體地，將煤液化瀝青、正硅酸四乙酯、鹽酸與有機溶劑混合，配置成復合漿液。其次將復合漿液干燥，去除有機溶劑后得到了復合物。該復合物經(jīng)炭化后，得到的炭化復合物中含有二氧化硅和炭。最后去除炭化物中的二氧化硅，即可得到多孔炭。
采用本發(fā)明上述的制備方法，以煤液化瀝青為原料制備的多孔炭，有效地利用了資源。同時，采用正硅酸四乙酯為硅源模板劑，在有機溶劑和鹽酸的作用下，能與煤液化瀝青混合均勻。制備得到的多孔炭兼具了較高的比表面積和較大的孔徑，且該工藝流程簡單，成本低，非常適合工業(yè)化大規(guī)模應用。
按照本發(fā)明上述的工藝，以煤液化瀝青為原料，即可制得孔徑較大的多孔炭。在一種優(yōu)選的實施方式中，煤液化瀝青由以下步驟制得：將煤直接液化殘渣依次進行溶劑(洗油、蒽油等)萃取、固液分離及減壓蒸餾，得到煤液化瀝青。該工藝下制得的煤液化瀝青中輕組分雜質(zhì)含量較少，有利于提高煤液化瀝青的重質(zhì)成分含量，從而使經(jīng)炭化、去除模板劑而形成的多孔炭具有更高的機械性能。更優(yōu)選地，煤液化瀝青的軟化點為85～160℃，灰分含量為0.001～0.2wt％，結(jié)焦值為45～65％。這樣，多孔炭的機械性能更佳。
上述配置復合漿液的步驟中，只要將煤液化瀝青、正硅酸四乙酯、鹽酸與有機溶劑混合即可。在一種優(yōu)選的實施方式中，配置復合漿液的步驟包括：將煤液化瀝青和部分的有機溶劑混合，得到混合物a；將正硅酸四乙酯、鹽酸及剩余的有機溶劑混合，得到混合物b；在攪拌的條件下，將混合物a加至混合物b中，得到復合漿液。
將有機溶劑分為兩部分，先使煤液化瀝青和其中一部分有機溶劑混合，然后使正硅酸四乙酯、鹽酸及另一部分的有機溶劑混合，最后將二者混合配置成復合漿液。這樣，有利于改善各組分在有機溶劑中的分散性，使在后期的干燥過程中使煤液化瀝青和模板劑相互之間具有更好的分散性，從而使炭化、去除模板劑后形成的多孔炭的孔分布更加均勻。具體操作過程中，在攪拌的條件下將混合物a加入到混合物b中形成復合漿液。
更優(yōu)選地，混合物a的配制方法如下：在室溫和機械攪拌下，將煤液化瀝青逐漸加入到部分有機溶劑中，攪拌速率為300～500r/min，煤液化瀝青與這部分有機溶劑的質(zhì)量比為1:5～10?；旌衔颾的配制方法如下：在室溫和機械攪拌下，將正硅酸四乙酯、鹽酸加入到另一部分有機溶劑中，攪拌速率為300～500r/min，這一部分的有機溶劑與上一部分的有機溶劑之間的重量比為3～6:1。然后，在室溫和機械攪拌下，將混合物a加入至混合物b中，攪拌速率為300～500r/min。
在一種優(yōu)選的實施方式中，將正硅酸四乙酯、鹽酸及剩余的有機溶劑混合的步驟中，同時加入表面活性劑，得到混合物b；優(yōu)選表面活性劑為f127、p123和十二烷基苯磺酸鈉中的一種或多種。加入表面活性劑，尤其是加入f127，能夠進一步提高復合漿液中各組分的分散性，從而有利于進一步提高多孔炭的比表面積，同時兼具較大的孔徑。
對于上述復合漿液中各組分的用量可以進行適當調(diào)整。在一種優(yōu)選的實施方式或者，正硅酸四乙酯與煤液化瀝青的重量比為0.346～4.16:1；鹽酸中的hcl與煤液化瀝青的重量比為0.009～0.0924:1；表面活性劑與煤液化瀝青的重量比為0.2～0.5:1。將各原料的用量關(guān)系控制在上述范圍內(nèi)，有利于進一步平衡多孔炭的各項參數(shù)，使其兼具良好的綜合性能。
優(yōu)選地，鹽酸與煤液化瀝青的重量比為0.15～1.54:1，更優(yōu)選上述制備工藝中采用的鹽酸為稀鹽酸，質(zhì)量濃度為6～10％。
只要對煤液化瀝青、正硅酸乙酯等具有較好的分散性的有機溶劑均可以作為本發(fā)明上述的有機溶劑。在一種優(yōu)選的實施方式中，有機溶劑包括但不限于四氫呋喃、甲苯和乙醇中的一種或多種。這些溶劑對煤液化瀝青具有較好的溶解性，同時，對其他組分也具有一定的溶解作用。另一方面，這些溶劑的沸點適中，加熱后易揮發(fā)回收再利用，進一步降低了工藝和原料成本。更優(yōu)選地，有機溶劑為四氫呋喃。
上述制備方法中，將復合漿液進行干燥的步驟優(yōu)選如下：在帶冷凝回收器的裝置中，將復合漿液在40～50℃下，攪拌1～6h，揮發(fā)并冷凝回收大部分有機溶劑后，得到的泥狀物置于80℃鼓風干燥箱中，干燥6～12h，得到塊狀的復合物。其中回收的有機溶劑可重復利用。
具體的炭化步驟可以采用多孔炭制備中的常用工藝。在一種優(yōu)選的實施方式中，將復合物炭化的步驟包括：在惰性氣體氣氛下，將復合物以1～5℃/min的速率升溫至300℃～450℃，恒溫1～3h，得到中間產(chǎn)物；再將中間產(chǎn)物以1～3℃/min的速率升溫至600～1000℃，恒溫1～2h，自然降至室溫，得到炭化物；優(yōu)選地，將復合物炭化的步驟之前，還包括將復合物研磨成粉末的步驟。該工藝更適合以煤液化瀝青為碳基的炭化處理，有利于進一步提高多孔炭的機械性能和孔性能。更優(yōu)選地，惰性氣體氣氛為50ml～1000ml/min的氮氣氣氛。
上述模板劑的刻蝕過程也可以采用硅源模板劑的常用刻蝕方法。在一種優(yōu)選的實施方式或者，去除炭化物中二氧化硅的步驟包括：將炭化物在naoh水溶液或者氫氟酸中浸泡12～24h，得到多孔炭。這樣能夠更徹底地清除二氧化硅，得到性能更佳的多孔炭。更優(yōu)選地，將炭化物在naoh水溶液或者氫氟酸中浸泡12～24h后，采用去離子水清洗至中性，并于110℃下干燥6～12h，得到多孔炭。進一步優(yōu)選地，將炭化物在60～80℃的naoh水溶液或者氫氟酸中浸泡。更進一步優(yōu)選地，naoh溶液的濃度為2～4mol/l。當然，處理過炭化產(chǎn)物的naoh溶液可以作為硅溶膠的原料，實現(xiàn)廢物再利用。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種多孔炭，其由上述的制備方法制備而成。
采用本發(fā)明上述的制備方法，以煤液化瀝青為原料制備的多孔炭，有效地利用了資源。同時，采用正硅酸四乙酯為硅源模板劑，在有機溶劑和鹽酸的作用下，能與煤液化瀝青混合均勻。制備得到的多孔炭兼具了較高的比表面積和較大的孔徑，且該工藝流程簡單，成本低，非常適合工業(yè)化大規(guī)模應用。
本發(fā)明還提供了一種多孔炭，其比表面積為200～1000m2/g，平均孔徑為2～4nm，總孔容為0.15～0.75ml/g。該多孔炭兼具了較高的比表面積和較大的孔徑，非常適合工業(yè)化大規(guī)模應用。
上述多孔炭可用于超級電容器電極材料或催化劑載體上，因具有比表面積大、孔容大、孔徑較大的特點，應用于超級電容器電極材料或催化劑載體，性能穩(wěn)定，再生率較高。
以下結(jié)合具體實施例對本申請作進一步詳細描述，這些實施例不能理解為限制本申請所要求保護的范圍。
實施例1
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為300r/min)的250ml燒杯中，加入30g四氫呋喃，再加入6g灰分為0.001％、軟化點為85℃、結(jié)焦值為45％的煤液化瀝青，繼續(xù)攪拌5min后，得到煤液化瀝青的四氫呋喃溶液a。
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為500r/min)的250ml燒杯中，加入18g四氫呋喃，再依此加入1.2gf127、0.9g稀鹽酸(6％)、2.08gteos，得到含硅的四氫呋喃溶液b。
在攪拌速率為500r/min下，將溶液a逐漸滴加到溶液b中，得到復合物漿液c。在帶冷凝回收器的裝置上，將c加熱至40℃，繼續(xù)攪拌6h后，得到泥狀復合物，同時回收40g四氫呋喃，將泥狀復合物置于80℃的鼓風干燥箱中干燥6h，得到塊狀復合物d。
將復合物d研磨成細粉后，置于管式炭化爐中，在50ml/min氮氣保護下，以1℃/min的速率升溫至300℃，恒溫1h，再以1℃/min的速率升溫至600℃，恒溫1h，自然降至室溫，得到2.5g炭化產(chǎn)物e。
將炭化產(chǎn)物e置于20ml、70℃的naoh溶液(濃度為2mol/l)中浸泡12h，采用去離子水清洗至中性后，于110℃下干燥6小時，得到1.9g多孔炭f，回收浸泡過多孔炭的naoh溶液，待集中處理。通過氮氣吸附脫附法測定，多孔炭的比表面積為201m2/g，總孔容為0.2cm3/g，平均孔直徑為2nm。
實施例2
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為350r/min)的250ml燒杯中，加入36g四氫呋喃，再加入6g灰分為0.05％、軟化點為100℃、結(jié)焦值為51％的煤液化瀝青，繼續(xù)攪拌5min后，得到煤液化瀝青的四氫呋喃溶液a。
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為450r/min)的250ml燒杯中，加入24g四氫呋喃，再依此加入1.8gf127、1.8g稀鹽酸(6％)、4.16gteos，得到含硅的四氫呋喃溶液b。
在攪拌速率為450r/min下，將溶液a逐漸滴加到溶液b中，得到復合物漿液c。在帶冷凝回收器的裝置上，將c加熱至45℃，繼續(xù)攪拌5h后，得到泥狀復合物，同時回收47g四氫呋喃，將泥狀復合物置于80℃的鼓風干燥箱中干燥8h，得到塊狀復合物d。
將復合物d研磨成細粉后，置于管式炭化爐中，在100ml/min氮氣保護下，以2℃/min的速率升溫至350℃，恒溫2h，再以3℃/min的速率升溫至700℃，恒溫2h，自然降至室溫，得到3.6g炭化產(chǎn)物e。
將炭化產(chǎn)物e置于40ml、70℃的naoh溶液(濃度為2mol/l)中浸泡16h，采用去離子水清洗至中性后，于110℃下干燥8小時，得到2.41g多孔炭f，回收浸泡過多孔炭的naoh溶液，待集中處理。通過氮氣吸附脫附法測定，多孔炭的比表面積為426m2/g，總孔容為0.25cm3/g，平均孔直徑為2.1nm。
實施例3
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為420r/min)的250ml燒杯中，加入48g四氫呋喃，再加入6g灰分為0.11％、軟化點為125℃、結(jié)焦值為56％的煤液化瀝青，繼續(xù)攪拌5min后，得到煤液化瀝青的四氫呋喃溶液a。
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為400r/min)的250ml燒杯中，加入30g四氫呋喃，再依此加入2.4gf127、2.4g稀鹽酸(6％)、8.32gteos，得到含硅的四氫呋喃溶液b。
在攪拌速率為400r/min下，將溶液a逐漸滴加到溶液b中，得到復合物漿液c。在帶冷凝回收器的裝置上，將c加熱至48℃，繼續(xù)攪拌3h后，得到泥狀復合物，同時回收61g四氫呋喃，將泥狀復合物置于80℃的鼓風干燥箱中干燥10h，得到塊狀復合物d。
將復合物d研磨成細粉后，置于管式炭化爐中，在500ml/min氮氣保護下，以3℃/min的速率升溫至400℃，恒溫1.5h，再以2℃/min的速率升溫至800℃，恒溫1h，自然降至室溫，得到4.93g炭化產(chǎn)物e。
將炭化產(chǎn)物e置于60ml、70℃的naoh溶液(濃度為2mol/l)中浸泡24h，采用去離子水清洗至中性后，于110℃下干燥10h，得到2.52g多孔炭f，回收浸泡過多孔炭的naoh溶液，待集中處理。通過氮氣吸附脫附法測定，多孔炭的比表面積為593m2/g，總孔容為0.35cm3/g，平均孔直徑為2.5nm。
實施例4
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為500r/min)的250ml燒杯中，加入60g四氫呋喃，再加入6g灰分為0.01％、軟化點為140℃、結(jié)焦值為59％的煤液化瀝青，繼續(xù)攪拌5min后，得到煤液化瀝青的四氫呋喃溶液a。
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為300r/min)的250ml燒杯中，加入30g四氫呋喃，再依此加入3.0gf127、6.0g稀鹽酸(6％)、16.64gteos，得到含硅的四氫呋喃溶液b。
在攪拌速率為300r/min下，將溶液a逐漸滴加到溶液b中，得到復合物漿液c。在帶冷凝回收器的裝置上，將c加熱至50℃，繼續(xù)攪拌1h后，得到泥狀復合物，同時回收74g四氫呋喃，將泥狀復合物置于80℃的鼓風干燥箱中干燥12h，得到塊狀復合物d。
將復合物d研磨成細粉后，置于管式炭化爐中，在1000ml/min氮氣保護下，以5℃/min的速率升溫至410℃，恒溫2h，再以3℃/min的速率升溫至900℃，恒溫1h，自然降至室溫，得到7.84g炭化產(chǎn)物e。
將炭化產(chǎn)物e置于80ml、70℃的naoh溶液(濃度為4mol/l)中浸泡24h，采用去離子水清洗至中性后，于110℃下干燥12h，得到3.03g多孔炭f，回收浸泡過多孔炭的naoh溶液，待集中處理。通過氮氣吸附脫附法測定，多孔炭的比表面積為985m2/g，總孔容為0.75cm3/g，平均孔直徑為3.2nm。
實施例5
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為448r/min)的250ml燒杯中，加入58g四氫呋喃，再加入6g灰分為0.2％、軟化點為160℃、結(jié)焦值為65％的煤液化瀝青，繼續(xù)攪拌5min后，得到煤液化瀝青的四氫呋喃溶液a。
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為480r/min)的250ml燒杯中，加入28g四氫呋喃，再依此加入3.0gf127、9.24g稀鹽酸(6％)、24.96gteos，得到含硅的四氫呋喃溶液b。
在攪拌速率為480r/min下，將溶液a逐漸滴加到溶液b中，得到復合物漿液c。在帶冷凝回收器的裝置上，將c加熱至43℃，繼續(xù)攪拌4h后，得到泥狀復合物，同時回收69g四氫呋喃，將泥狀復合物置于80℃的鼓風干燥箱中干燥12h，得到塊狀復合物d。
將復合物d研磨成細粉后，置于管式炭化爐中，在600ml/min氮氣保護下，以4℃/min的速率升溫至350℃，恒溫1h，再以3℃/min的速率升溫至1000℃，恒溫2h，自然降至室溫，得到10.91g炭化產(chǎn)物e。
將炭化產(chǎn)物e置于240ml、70℃的naoh溶液(濃度為2mol/l)中浸泡18h，采用去離子水清洗至中性后，于110℃下干燥8h，得到3.65g多孔炭f，回收浸泡過多孔炭的naoh溶液，待集中處理。通過氮氣吸附脫附法測定，多孔炭的比表面積為712m2/g，總孔容為0.48cm3/g，平均孔直徑為4.0nm。
實施例6
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為350r/min)的250ml燒杯中，加入36g四氫呋喃，再加入6g灰分為0.05％、軟化點為100℃、結(jié)焦值為51％的煤液化瀝青，繼續(xù)攪拌5min后，得到煤液化瀝青的四氫呋喃溶液a。
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為450r/min)的250ml燒杯中，加入24g四氫呋喃，再依此加入1.8g稀鹽酸(6％)、4.16gteos，得到含硅的四氫呋喃溶液b。
在攪拌速率為450r/min下，將溶液a逐漸滴加到溶液b中，得到復合物漿液c。在帶冷凝回收器的裝置上，將c加熱至45℃，繼續(xù)攪拌5h后，得到泥狀復合物，同時回收50g四氫呋喃，將泥狀復合物置于80℃的鼓風干燥箱中干燥8h，得到塊狀復合物d。
將復合物d研磨成細粉后，置于管式炭化爐中，在100ml/min氮氣保護下，以2℃/min的速率升溫至350℃，恒溫2h，再以3℃/min的速率升溫至700℃，恒溫2h，自然降至室溫，得到4.3g炭化產(chǎn)物e。
將炭化產(chǎn)物e置于40ml、70℃的naoh溶液(濃度為2mol/l)中浸泡16h，采用去離子水清洗至中性后，于110℃下干燥8h，得到3.07g多孔炭f，回收浸泡過多孔炭的naoh溶液，待集中處理。通過氮氣吸附脫附法測定，多孔炭的比表面積為15m2/g，總孔容為0.041cm3/g，平均孔直徑為4.7nm。
實施例7
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為300r/min)的250ml燒杯中，加入40g四氫呋喃，再加入6g灰分為0.3％、軟化點為80℃、結(jié)焦值為36％的煤液化瀝青，繼續(xù)攪拌5min后，再依此加入1.2gf127、0.9g稀鹽酸(6％)、2.08gteos，得到復合物漿液c。在帶冷凝回收器的裝置上，將c加熱至40℃，繼續(xù)攪拌6h后，得到泥狀復合物，同時回收40g四氫呋喃，將泥狀復合物置于80℃的鼓風干燥箱中干燥6h，得到塊狀復合物d。
將復合物d研磨成細粉后，置于管式炭化爐中，在50ml/min氮氣保護下，以1℃/min的速率升溫至350℃，恒溫1h，再以1℃/min的速率升溫至600℃，恒溫1h，自然降至室溫，得到2.5g炭化產(chǎn)物e。
將炭化產(chǎn)物e置于20ml、70℃的naoh溶液(濃度為2mol/l)中浸泡12h，采用去離子水清洗至中性后，于110℃下干燥6小時，得到1.78g多孔炭f，回收浸泡過多孔炭的naoh溶液，待集中處理。通過氮氣吸附脫附法測定，多孔炭的比表面積為40m2/g，總孔容為0.052cm3/g，平均孔直徑為5.2nm。
對比例1
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為350r/min)的250ml燒杯中，加入36g四氫呋喃，再加入6g灰分為0.05％、軟化點為100℃、結(jié)焦值為51％的煤液化瀝青，繼續(xù)攪拌5min后，得到煤液化瀝青的四氫呋喃溶液a。
室溫下，在帶機械攪拌(攪拌速率為450r/min)的250ml燒杯中，加入24g四氫呋喃，再依此加入1.8gf127、1.8g稀鹽酸(6％)，得到溶液b。
在攪拌速率為450r/min下，將溶液a逐漸滴加到溶液b中，得到復合物漿液c。在帶冷凝回收器的裝置上，將c加熱至45℃，繼續(xù)攪拌5h后，得到泥狀復合物，同時回收48g四氫呋喃，將泥狀復合物置于80℃的鼓風干燥箱中干燥8h，得到塊狀復合物d。
將復合物d研磨成細粉后，置于管式炭化爐中，在100ml/min氮氣保護下，以2℃/min的速率升溫至350℃，恒溫2h，再以3℃/min的速率升溫至700℃，恒溫2h，自然降至室溫，得到2.51g炭化產(chǎn)物e。
將炭化產(chǎn)物e置于40ml、70℃的naoh溶液(濃度為2mol/l)中浸泡16h，采用去離子水清洗至中性后，于110℃下干燥8h，得到2.48g多孔炭f，回收浸泡過多孔炭的naoh溶液，待集中處理。通過氮氣吸附脫附法測定，多孔炭的比表面積為8m2/g，總孔容為0.032cm3/g，平均孔直徑為4.9nm。
由上述數(shù)據(jù)可知，利用本發(fā)明中的工藝制備的多孔炭兼具了較大的比表面積、較大的孔徑和孔容。尤其是，由實施例1至5及實施例7中的數(shù)據(jù)可知，加入表面活性劑能夠進一步改善多孔炭的孔性能。且由實施例1至5與實施例7中的工藝作對比可知，分步驟加料、采用軟化點為85～160℃，灰分含量為0.001～0.2wt％，結(jié)焦值為45～65％的煤液化瀝青作為原料，能夠進一步改善多孔炭的孔性能。
從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：
采用本發(fā)明上述的制備方法，以煤液化瀝青為原料制備的多孔炭，有效地利用了資源。同時，采用正硅酸四乙酯為硅源模板劑，在有機溶劑和鹽酸的作用下，能與煤液化瀝青混合均勻。制備得到的多孔炭兼具了較高的比表面積和較大的孔徑，且該工藝流程簡單，成本低，非常適合工業(yè)化大規(guī)模應用。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。