專利名稱：一種硼磷浸漬共滲提高多孔炭抗氧化性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化工材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種通過硼磷浸潰共滲提高多孔炭抗氧化性的方法，以煤基多孔炭為原料，經(jīng)過洗滌除雜、浸潰硼磷、高溫?zé)崽幚碇频每寡趸院玫亩嗫滋俊?br> 背景技術(shù)：
多孔炭是目前應(yīng)用較為廣泛的炭材料家族中的一員，因其特殊的孔結(jié)構(gòu)、大的比表面積、優(yōu)良的機(jī)械性能等廣泛應(yīng)用于化工、機(jī)械、電子、環(huán)保、催化等領(lǐng)域。需要指出的是，抗氧化性的大小很大程度上制約著多孔炭在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，提高多孔炭的抗氧化性是目前研究的熱點(diǎn)之一。內(nèi)部基體改性是提高多孔炭抗氧化性的有效方法，即通過添加磷、鹵素、硼等氧化抑制劑提高多孔炭的抗氧化性，其中硼、磷是目前提高多孔炭抗氧化性 最常添加的元素。目前，單獨(dú)研究多孔炭滲硼和滲磷的方法很多，但多孔炭硼磷浸潰共滲卻未見他人報(bào)道。另外，多孔炭滲硼后因硼的覆蓋或進(jìn)入導(dǎo)致其吸附性能下降，表現(xiàn)為苯吸附值會有所減少，從而阻礙了其在吸附等領(lǐng)域的應(yīng)用。若能在保持多孔炭吸附性能的情況下，通過簡單的浸潰方法實(shí)現(xiàn)硼磷共滲，有望推動多孔炭在高溫領(lǐng)域和吸附領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種通過硼磷浸潰共滲提高多孔炭抗氧化性的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述方案一種硼磷浸潰共滲提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于以煤基多孔炭為原料，經(jīng)過洗滌除雜、浸潰硼磷、高溫?zé)崽幚?，顯著提高多孔炭的抗氧化性，具體制備方法如下(I)、將原料煤基多孔炭先經(jīng)沸水洗滌、再經(jīng)超聲洗滌，干燥后粉碎備用；(2)、將粉碎后的多孔炭與滲硼劑混合均勻，置入容器中，再加入浸潰劑(亦是供磷劑)并混合均勻，將容器在設(shè)定溫度下靜置一段時間，洗滌干燥；(3)、浸潰處理后的多孔炭在惰性氣氛下進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，冷卻后即制得抗氧化性顯著提高的多孔炭。優(yōu)選的，上述步驟(I)中，沸水洗滌時間為10 60min。優(yōu)選的，上述步驟(I)中，超聲洗滌為超聲波水洗，洗滌時間為10 120min。優(yōu)選的，上述步驟(2)中，滲硼劑為氧化硼，粉碎后的多孔炭與滲硼劑的質(zhì)量比為(340 540) 39。優(yōu)選的，上述步驟(2)中，供磷劑為質(zhì)量濃度為85%的磷酸。優(yōu)選的，上述步驟⑵中，將盛有多孔炭、滲硼劑和供磷劑溶液的容器置于25 150°C的干燥箱中加熱12 96h。優(yōu)選的，上述步驟(3)中，浸潰滲硼后的多孔炭的熱處理溫度為900°C。
優(yōu)選的,上述步驟(3)中,惰性氣氛為氮?dú)?、氦氣或氬氣。?yōu)選的，上述步驟(I)和⑵中，干燥時的溫度為110°C。一種多孔炭，以煤基多孔炭為原料，其特征在于，按照上述方法制備。本發(fā)明的有益效果為改性后的多孔炭抗氧化性較好，且吸附性能得到很好地保持。多孔炭在殘?zhí)繝t中緩慢氧化至500°C并停留O. 5h的氧化失重率由82%可降至5% ;滲硼后多孔炭苯吸附值反而有所提高，由257mg. g—1提高到287mg. g_S利于多孔炭的工業(yè)化應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。實(shí)施例I將煤基多孔炭先經(jīng)沸水洗滌lOmin，再經(jīng)超聲波水洗20min，以去除多孔炭中物理吸附的雜質(zhì)，并于110°c干燥箱中充分干燥，將干燥后的多孔炭粉碎至20目以下；取粉碎后的多孔炭與氧化硼粉末混合均勻，其質(zhì)量比為80 13，在玻璃容器加入質(zhì)量濃度為85%的磷酸混合均勻，所加磷酸與多孔炭、氧化硼混合物的質(zhì)量比為3 1，將容器在室溫狀態(tài)下靜置96h，將浸潰處理過的多孔炭用蒸餾水洗滌，放入110°C干燥箱中充分干燥；將干燥后的多孔炭在氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min升溫至900°C，恒溫5h，冷卻后即制得所需多孔炭。
制得的多孔炭樣品在殘?zhí)繝t中緩慢升溫氧化至500°C并停留O. 5h的氧化失重率
為18. 2%，遠(yuǎn)低于未滲硼時82%，該多孔炭苯吸附值略有降低，由257mg. g—1下降至219mg.
_1g O實(shí)施例2將煤基多孔炭先經(jīng)沸水洗滌30min，再經(jīng)超聲波水洗20min，以去除多孔炭中物理吸附的雜質(zhì)，并于110°C干燥箱中充分干燥，取粉碎后的多孔炭與氧化硼粉末混合均勻，其質(zhì)量比為80 13，在玻璃容器加入質(zhì)量濃度為85%的磷酸混合均勻，所加磷酸與多孔炭、氧化硼混合物的質(zhì)量比為3 1，將玻璃容器放在100°C烘箱中靜置96h，將浸潰處理過的多孔炭用蒸餾水洗滌，放入110°C干燥箱中充分干燥；將干燥后的多孔炭在氮?dú)鈿夥障乱訧O0C /min升溫至900°C，恒溫5h，冷卻后即制得所需多孔炭。制得的多孔炭樣品在殘?zhí)繝t中緩慢升溫氧化至500°C并停留O. 5h的氧化失重率
為17. 8%，遠(yuǎn)低于未滲硼時82%。該多孔炭苯吸附值略有降低，由257mg. g—1下降至221mg.
_1g O實(shí)施例3將煤基多孔炭先經(jīng)沸水洗滌30min，再經(jīng)超聲波水洗120min，以去除多孔炭中物理吸附的雜質(zhì)，并于110°C干燥箱中充分干燥，將干燥后的多孔炭粉碎至20目以下。取粉碎后的多孔炭與氧化硼粉末混合均勻，其質(zhì)量比為140 39，在玻璃容器中加入質(zhì)量濃度為85%的磷酸混合均勻，所加磷酸與多孔炭、氧化硼混合物的質(zhì)量比為3 1，將玻璃容器在室溫狀態(tài)下靜置72h，將浸潰處理過的多孔炭用蒸餾水洗滌，放入110°C干燥箱中充分干燥；將干燥后的多孔炭在氦氣氣氛下以10°C /min升溫至900°C，恒溫5h，冷卻后即制得所需多孔炭。制得的多孔炭樣品在殘?zhí)繝t中緩慢升溫氧化至500°C并停留O. 5h的氧化失重率為27. 7%，遠(yuǎn)低于未滲硼時82%。該多孔炭苯吸附值略有降低，由257mg. g—1下降到215mg.
_1g O實(shí)施例4將煤基多孔炭先經(jīng)沸水洗滌40min，后經(jīng)超聲波水洗lOOmin，以去除多孔炭中物理吸附的雜質(zhì)，并于110°C干燥箱中充分干燥，將干燥后的多孔炭粉碎至20目以下。取粉碎后的多孔炭與氧化硼粉末混合均勻，其質(zhì)量比為140 39，在玻璃容器中加入質(zhì)量濃度為85%的磷酸混合均勻，所加磷酸與多孔炭、氧化硼混合物的質(zhì)量比為3 1，將玻璃容器在室溫狀態(tài)下靜置96h，將浸潰處理過的多孔炭用蒸餾水洗滌，放入110°C干燥箱中充分干燥；將干燥后的多孔炭在氦氣氣氛下以10°C /min升溫至900°C，恒溫5h，冷卻后即制得所需多孔炭。 制得的多孔炭樣品在殘?zhí)繝t中緩慢升溫氧化至500°C并停留O. 5h的氧化失重率
為23. 1%，遠(yuǎn)低于未滲硼時82%。該多孔炭苯吸附值略有降低，由257mg. g—1下降到218mg.
_1g O實(shí)施例5將煤基多孔炭先經(jīng)沸水洗滌40min，后經(jīng)超聲水洗20min，以去除多孔炭中物理吸附的雜質(zhì)，并于110°c干燥箱中充分干燥，將干燥后的多孔炭粉碎至20目以下。取粉碎后的多孔炭與氧化硼粉末混合均勻，其質(zhì)量比為340 39，在玻璃容器中加入質(zhì)量濃度為85%的磷酸混合均勻，所加磷酸與多孔炭、氧化硼混合物的質(zhì)量比為3 1，將玻璃容器在室溫狀態(tài)下靜置96h，將浸潰處理過的多孔炭用蒸餾水洗滌，放入110°C干燥箱中充分干燥；將干燥后的多孔炭在氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min升溫至900°C，恒溫5h，冷卻后即制得所需多孔炭。制得的多孔炭樣品在殘?zhí)繝t中緩慢升溫氧化至500°C并停留O. 5h的氧化失重率
為25. 5%，遠(yuǎn)低于未滲硼時82%。該多孔炭苯吸附值略有降低，由257mg. g—1下降到211mg.
_1g O實(shí)施例6將煤基多孔炭先經(jīng)沸水洗滌50min，后經(jīng)超聲水洗lOOmin，以去除多孔炭中物理吸附的雜質(zhì)，并于110°c干燥箱中充分干燥，將干燥后的多孔炭粉碎至20目以下。取粉碎后的多孔炭與氧化硼粉末混合均勻，其質(zhì)量比為180 13，在玻璃容器中加入質(zhì)量濃度為85%的磷酸混合均勻，所加磷酸與多孔炭、氧化硼混合物的質(zhì)量比為3 1，將玻璃容器在室溫狀態(tài)下靜置96h，將浸潰處理過的多孔炭用蒸餾水洗滌，放入110°C干燥箱中充分干燥；將干燥后的多孔炭在氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min升溫至900°C，恒溫5h，冷卻后即制得所需多孔炭。制得的多孔炭樣品在殘?zhí)繝t中緩慢升溫氧化至500°C并停留O. 5h的氧化失重率
為25. 7%，遠(yuǎn)低于未滲硼時82%。該多孔炭苯吸附值略有降低，由257mg. g—1下降到236mg.
_1g O實(shí)施例7將煤基多孔炭先經(jīng)沸水洗滌20min，后經(jīng)超聲水洗80min，以去除多孔炭中物理吸附的雜質(zhì)，并于110°c干燥箱中充分干燥，將干燥后的多孔炭粉碎至20目以下。取粉碎后的多孔炭與氧化硼粉末混合均勻，其質(zhì)量比為180 13，在玻璃容器中加入質(zhì)量濃度為85%的磷酸混合均勻，所加磷酸與多孔炭、氧化硼混合物的質(zhì)量比為3 1，將玻璃容器在100°C烘箱中靜置96h，將浸潰處理過的多孔炭用蒸餾水洗滌，放入110°C干燥箱中充分干燥；將干燥后的多孔炭在氬氣氣氛下以10°C /min升溫至900°C，恒溫5h，冷卻后即制得所需多孔炭。制得的多孔炭樣品在殘?zhí)繝t中緩慢升溫氧化至500°C并停留O. 5h的氧化失重率
為11. 6%，遠(yuǎn)低于未滲硼時82%。該多孔炭苯吸附值變化很小，由257mg. g4下降到252mg.
g -1。實(shí)施例8將煤基多孔炭先經(jīng)沸水洗滌60min，后經(jīng)超聲水洗60min，以去除多孔炭中物理吸附的雜質(zhì)，并于110°c干燥箱中充分干燥，將干燥后的多孔炭粉碎至20目以下。取粉碎后的多孔炭與氧化硼粉末混合均勻，其質(zhì)量比為80 13，在玻璃容器中加入質(zhì)量濃度為85%的磷酸混合均勻，所加磷酸與多孔炭、氧化硼混合物的質(zhì)量比為3 1，將玻璃容器在室溫狀態(tài)下靜置72h，將浸潰處理過的多孔炭用蒸餾水洗滌，放入110°C干燥箱中充分干燥；將干燥后的多孔炭在氬氣氣氛下以10°C /min升溫至900°C，恒溫5h，冷卻后即制得所需多孔炭。制得的多孔炭樣品在殘?zhí)繝t中緩慢升溫氧化至500°C并停留O. 5h的氧化失重率為11.2%，遠(yuǎn)低于未滲硼時82%。該多孔炭苯吸附值略有降低，由25711^14下降到236. 5mg. g、實(shí)施例9將煤基多孔炭先經(jīng)沸水洗滌60min，后經(jīng)超聲水洗40min，以去除多孔炭中物理吸附的雜質(zhì)，并于110°c干燥箱中充分干燥，將干燥后的多孔炭粉碎至20目以下。取粉碎后的多孔炭與氧化硼粉末混合均勻，其質(zhì)量比為80 13，在玻璃容器中加入質(zhì)量濃度為85%的磷酸混合均勻，所加磷酸與多孔炭、氧化硼混合物的質(zhì)量比為3 1，將玻璃容器在100°C烘箱中靜置72h，將浸潰處理過的多孔炭用蒸餾水洗滌，放入110°C干燥箱中充分干燥；將干燥后的多孔炭在氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min升溫至900°C，恒溫5h，冷卻后即制得所需多孔炭。制得的多孔炭樣品在殘?zhí)繝t中緩慢升溫氧化至500°C并停留O. 5h的氧化失重率
為5. 6%，遠(yuǎn)低于未滲硼時82%。該多孔炭苯吸附值略有提高，由257mg. g—1提高到259mg.
_1g O實(shí)施例10將煤基多孔炭先經(jīng)沸水洗滌lOmin，后經(jīng)超聲水洗20min，以去除多孔炭中物理吸附的雜質(zhì)，并于110°c干燥箱中充分干燥，將干燥后的多孔炭粉碎至20目以下。取粉碎后的多孔炭與氧化硼粉末混合均勻，其質(zhì)量比為80 13，在玻璃容器中加入質(zhì)量濃度為85%的磷酸混合均勻，所加磷酸與多孔炭、氧化硼混合物的質(zhì)量比為3 1，將玻璃容器在150°C烘箱中靜置96h，將浸潰處理過的多孔炭用蒸餾水洗滌，放入110°C干燥箱中充分干燥；將干燥后的多孔炭在氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min升溫至900°C，恒溫5h，冷卻后即制得所需多孔炭。制得的多孔炭樣品在殘?zhí)繝t中緩慢升溫氧化至500°C并停留O. 5h的氧化失重率為
8.1%，遠(yuǎn)低于未滲硼時82%。該多孔炭苯吸附值有所提高，由257mg. g—1提高到287mg. g'
權(quán)利要求
1.一種硼磷浸潰共滲提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于，以煤基多孔炭為原料，經(jīng)過洗滌除雜、浸潰硼磷、高溫?zé)崽幚?，顯著提高多孔炭的抗氧化性，具體制備方法如下 (1)、將原料煤基多孔炭先經(jīng)沸水洗滌、再經(jīng)超聲洗滌，干燥后粉碎備用； (2)、將粉碎后的多孔炭與滲硼劑混合均勻，置入容器中，再加入浸潰劑(亦是供磷劑)并混合均勻，將容器在設(shè)定溫度下靜置一段時間，洗滌干燥； (3)、浸潰處理后的多孔炭在惰性氣氛下進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚鋮s后即制得抗氧化性顯著提聞的多孔炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硼磷浸潰共滲提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于步驟(I)中，沸水洗滌時間為10 60min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的硼磷浸潰共滲提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于步驟(I)中，超聲洗滌為超聲波水洗，洗滌時間為10 120min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的硼磷浸潰共滲提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于步驟(2)中，滲硼劑為氧化硼，粉碎后的多孔炭與滲硼劑的質(zhì)量比為(340 540) 39。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的硼磷浸潰共滲提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于步驟(2)中，供磷劑為質(zhì)量濃度為85%的磷酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的硼磷浸潰共滲提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于步驟(2)中，將盛有多孔炭、滲硼劑和供磷劑溶液的容器置于25 150°C的干燥箱中加熱12 96h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的硼磷浸潰共滲提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于步驟(3)中，浸潰滲硼后的多孔炭的熱處理溫度為900°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的硼磷浸潰共滲提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于步驟(3)中,惰性氣氛為氮?dú)?、氦氣或氬氣?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的硼磷浸潰共滲提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于步驟⑴和(2)中，干燥時的溫度為110°C。
10.一種多孔炭，以煤基多孔炭為原料，其特征在于，采用權(quán)利要求1-9的方法制備。
全文摘要
本發(fā)明屬化工材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種硼磷浸漬共滲提高多孔炭抗氧化性的方法。本發(fā)明以煤基多孔炭為原料，經(jīng)過洗滌除雜、浸漬硼磷、高溫?zé)崽幚碇频每寡趸院玫亩嗫滋?。多孔炭?jīng)硼磷浸漬改性，可有效提高其抗氧化性，并提高其吸附性能。本發(fā)明的效果和益處是通過浸漬法硼磷共滲，在提高多孔炭抗氧化性的同時，又保持其吸附性能，有助于多孔炭工業(yè)化應(yīng)用。
文檔編號B01J20/20GK102872804SQ20121041887
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者吳明鉑, 劉偉, 任研研, 郭寧, 鄭經(jīng)堂, 李士斌, 譚明慧, 吳文婷, 王丁 申請人:中國石油大學(xué)(華東)