相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2016年4月5日提交的韓國專利申請(qǐng)第10-2016-0041811號(hào)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部內(nèi)容結(jié)合于此用于通過該引用的所有目的。

本發(fā)明涉及一種活性炭制造方法.

背景技術(shù)：

目前，由于例如礦物燃料消耗和引起溫室效應(yīng)的溫室氣體排放等問題，人們對(duì)環(huán)境友好汽車的興趣迅速增加。特別是對(duì)于生態(tài)友好汽車，電動(dòng)車輛的行駛距離已經(jīng)成為了重要問題。

對(duì)于加熱和冷卻，不同于內(nèi)燃機(jī)，電動(dòng)車輛不包括用于加熱的廢熱源(發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑)和用于壓縮冷卻劑的廢電力。因此，額外需要用于正溫度系數(shù)(ptc)加熱器和用于壓縮冷卻劑的電力，并以此消耗額外的電力。因此，行駛距離減少30％至50％。

因此，需要最小化外部空氣的引入以保持冷和熱。在此情況下，車輛中二氧化碳的濃度因乘客排放的二氧化碳而增加，并由此產(chǎn)生安全問題(2000ppm或以上導(dǎo)致困倦，而5000ppm引起陷入呼吸困難的問題)。

因此，減少包括在車輛中的二氧化碳的研究不斷發(fā)展。目前，空氣過濾器(包括活性炭)被應(yīng)用于某些高端汽車。盡管，這樣的空氣過濾器可以用作去除有害氣體，例如揮發(fā)性有機(jī)化合物(voc)或細(xì)塵，但其難以去除二氧化碳。

常規(guī)活性炭制造方法通過如下進(jìn)行：在非活化環(huán)境下通過高溫?zé)崽幚硖蓟鳛榍绑w的各種植物材料(如椰子殼)，并額外地對(duì)其進(jìn)行高溫化學(xué)或物理活化以使其具有大量的孔。然而，根據(jù)這種常規(guī)方法，所制造的活性炭的表面孔徑在微孔至大孔的寬廣的分布范圍內(nèi)變化。因此，孔隙均勻度降低。難以形成1nm或更小的超微孔從而具有均勻分布。

因此，正在進(jìn)行改善二氧化碳的吸附能力的研究。

公開于該發(fā)明背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明的一般背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的各個(gè)方面旨在提供一種活性炭的制造方法，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：能夠通過形成大量微孔并引入金屬氧化物粒子來改進(jìn)二氧化碳的選擇性吸附能力。

根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，一種活性炭制造方法可以包括：制備活性炭前體，通過對(duì)活性炭前體進(jìn)行熱處理來碳化活性炭前體，通過研磨活性炭前體來均衡在碳化過程中經(jīng)碳化的活性炭前體，通過將氧化劑和蒸餾水加入經(jīng)均衡的活性炭前體中并對(duì)活性炭前體進(jìn)行熱處理來活化活性炭前體，并通過在溶劑中混合活化的前體、金屬鹽和還原劑以在活性炭上進(jìn)行反應(yīng)來將金屬氧化物粒子引入活性炭前體中。

在活化中，氧化劑可以選自h2o2、hno3、o3、n2o、h2so4、f2、cl2和它們的組合。

在活化中，氧化劑的體積可以在氧化劑和蒸餾水的100％的總體積的10體積％至50體積％的范圍內(nèi)。

活化可以在700℃至1000℃的范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。

可以在進(jìn)行活化的同時(shí)將氧化劑和蒸餾水的混合物以1ml/hr至100ml/hr的范圍內(nèi)的速度加入活性炭前體中。

活化可以在0巴至5巴的范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。

活化可以進(jìn)行1hr至5hr的范圍內(nèi)的時(shí)間。

在引入金屬氧化物粒子中，金屬鹽可以選自鎳、錳、鈷、鋅、釔、銅、鐵，和它們至少兩種的組合。

金屬鹽可以選自硝酸錳、硝酸鎂、硫酸鎳、硝酸銅以及它們的組合。

金屬氧化物粒子的引入可以在80℃至120℃的范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。

在引入金屬氧化物粒子中，還原劑可以選自甲醛(hcho)、硼氫化鈉、氫化鋁鋰、和它們至少兩種的混合物。

在引入金屬氧化物粒子中，金屬鹽的混合比例可以在活性炭前體的100重量％的混合比例的0.1重量％至20重量％的范圍內(nèi)。

在引入氮基官能團(tuán)中，溶劑可以包含羥基(-oh)。

溶劑可以選自乙醇、乙二醇、二甘醇、聚乙二醇、1,2-丙二醇、十二烷二醇和它們的組合。

活性炭制造方法還可以包括在均衡后使用尺寸范圍在100μm至250μm的篩來選擇經(jīng)均衡的活性炭前體。

活性炭制造方法可以進(jìn)一步包括在引入金屬氧化物粒子之后在250℃至350℃范圍內(nèi)的溫度下在空氣中對(duì)活性炭前體進(jìn)行熱處理。

均衡可以使用球磨機(jī)進(jìn)行，用于球磨機(jī)的球的顆粒尺寸可以在1mm至20mm的范圍內(nèi)。

在均衡中，活性炭前體的體積可以在活性炭前體和球磨機(jī)的100％的總體積的0.1體積％至40％體積的范圍內(nèi)。

在均衡中，球磨機(jī)的處理速度可以在100rpm至500rpm的范圍內(nèi)。

在均衡中，球磨機(jī)的處理時(shí)間可以在30min至5hr的范圍內(nèi)。

碳化可以在700℃至1000℃的范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。

在制備活性炭前體中，活性炭前體可以選自淀粉、椰子殼、橘皮、咖啡渣、竹竿和它們的組合。

根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案，其可以提供一種活性炭的制造方法，所述制造方法能夠通過形成大量微孔并引入金屬氧化物來改進(jìn)二氧化碳的選擇性吸附能力。

應(yīng)當(dāng)理解，此處所使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其它類似術(shù)語一般包括機(jī)動(dòng)車輛，例如包括運(yùn)動(dòng)型多用途車輛(suv)、大客車、卡車、各種商用車輛的乘用汽車，包括各種舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛、可插式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛、氫動(dòng)力車輛以及其它替代性燃料車輛(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此處所提到的，混合動(dòng)力車輛是具有兩種或更多動(dòng)力源的車輛，例如，汽油動(dòng)力和電力動(dòng)力兩者的車輛。

本發(fā)明的方法和裝置具有其它特征和優(yōu)點(diǎn)，這些特征和優(yōu)點(diǎn)將在納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于解釋本發(fā)明的某些原理的具體實(shí)施方式中顯現(xiàn)或更詳細(xì)地闡明。

附圖說明

圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方案的活性炭制造方法的示意圖。

圖2為在將金屬氧化物粒子引入活性炭表面之前和之后的掃描電子顯微鏡(sem)圖片。

圖3顯示了二氧化碳吸附能力的測量數(shù)據(jù)。

應(yīng)了解，附圖并不必須按比例繪制，其示出了某種程度上經(jīng)過簡化了的說明本發(fā)明的基本原理的各個(gè)特征的代表。在此所公開的本發(fā)明的特定的設(shè)計(jì)特征，包括例如特定的尺寸、定向、位置和形狀，將部分地由特定目的的應(yīng)用和使用環(huán)境加以確定。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)提及本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案，這些實(shí)施方案的示例顯示在附圖中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性實(shí)施方案結(jié)合加以描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實(shí)施方案。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實(shí)施方案，而且覆蓋可以被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種選擇形式、修改形式、等價(jià)形式及其它實(shí)施方案。

在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案中，詞語“超微孔”表示直徑為1nm或更小的孔。進(jìn)一步地，詞語“微孔”表示直徑為2nm或更小的孔。此外，詞語“中孔”表示直徑在大于2nm但小于或等于50nm的范圍內(nèi)的孔。

如上所述，常規(guī)活性炭的表面孔徑在微孔至大孔的寬廣的分布范圍內(nèi)變化。因此，孔隙均勻度降低。形成1nm或更小的超微孔，這造成了困難。

因此，本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案旨在提供一種活性炭的制造方法，所述方法能夠通過形成大量超微孔并將堿性活性位點(diǎn)引入活性炭表面來改進(jìn)二氧化碳的選擇性吸附能力。

圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方案的活性炭制造方法的示意圖。在下文中，活性炭制造方法將參照?qǐng)D1進(jìn)行描述。

根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案，活性炭制造方法包括：制備活性炭前體(s10)，通過使用熱處理來碳化活性炭前體(s20)，通過研磨在碳化中經(jīng)碳化的活性炭前體來均衡在碳化中經(jīng)碳化的活性炭前體(s30)，通過將氧化劑和蒸餾水加入經(jīng)均衡的活性炭前體并對(duì)其進(jìn)行熱處理來活化活性炭前體(s40)，以及通過在溶劑中混合活化的前體、金屬鹽和還原劑以在經(jīng)活化的活性炭上進(jìn)行反應(yīng)來將金屬氧化物粒子引入活性炭前體的表面中(s50)。

活性炭前體的研磨可以通過使用球磨機(jī)進(jìn)行。通過使用球磨機(jī)研磨活性炭前體促進(jìn)活性炭前體顆粒尺寸的均衡化，由此制造去除雜質(zhì)的高品質(zhì)活性炭。然而，本發(fā)明并不限于此，這種研磨操作可以通過使用能夠執(zhí)行均勻研磨的任何方法來進(jìn)行，如除了使用球磨機(jī)方法之外的碾磨方法。

此外，為了增加蒸汽分子的活性而通過同時(shí)使用氧化劑和蒸餾水(氧化劑-蒸汽活化)來活化活性炭前體。因此，可以選擇性地增加碳表面上直徑為1nm或更小的超微孔的形成率。因此，可以增加活性炭的比表面積和孔隙均勻度。

在下文中將描述制造方法的每個(gè)步驟和制得的活性炭。

在制備活性炭前體(s10)中，活性炭前體可以包括淀粉、椰子殼、橘皮、咖啡渣、竹竿和前述材料的任意組合。然而，本發(fā)明并不限于此，基于各種植物物質(zhì)的任何材料都可以用作活性炭前體。這些基于廉價(jià)植物物質(zhì)的材料可以減少活性炭的制造成本。

通過使用熱處理碳化活性炭前體(s20)可以在惰性氣體氣氛中進(jìn)行。惰性氣體可以包括氮?dú)饣驓鍤猓景l(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案并不限制于此。

用于碳化的熱處理溫度可以在700℃至1000℃的范圍內(nèi)。如果碳化在低于700℃的溫度下進(jìn)行，則碳化可能不完全。由于碳化在700℃至1000℃的溫度范圍內(nèi)充分進(jìn)行，所以不需要進(jìn)行溫度超過1000℃的熱處理。在溫度超過1000℃的情況下，可能產(chǎn)生不需要的成本，并且可能減少碳化產(chǎn)量。

通過研磨在碳化中經(jīng)碳化的活性炭前體來均衡在碳化中經(jīng)碳化的活性炭前體可以通過使用球磨機(jī)進(jìn)行，而用于球磨機(jī)的球和球磨機(jī)的容器的材料可以包括不銹鋼(sus)或氧化鋯(zro2)，但本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案并不限于此。

用于球磨機(jī)的球的顆粒尺寸可以在1mm至20mm的范圍內(nèi)。在球的尺寸過小的情況下，產(chǎn)量可能迅速減小，在顆粒中的雜質(zhì)的相對(duì)含量可能增加。相反地，在球的尺寸過大的情況下，可能主要形成大尺寸的顆粒，由此減小球磨機(jī)的效果。

活性炭前體的體積可以在用于活性炭前體和球磨機(jī)的球的100％的總體積的0.1體積％至40％體積的范圍內(nèi)。更詳細(xì)地，活性炭前體的體積可以在0.1體積％至30體積％的范圍內(nèi)。在前體的體積相對(duì)于球的體積過大的情況下，球磨機(jī)的效果可能變差。相反地，在前體的體積過小的情況下，在球磨機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的熱量可能增加，由此減少產(chǎn)量。

球磨機(jī)的處理速度可以在100rpm至500rpm的范圍內(nèi)。在球磨機(jī)的處理速度過快的情況下，反應(yīng)容器可能被過度加熱。相反地，在球磨機(jī)的處理速度過慢的情況下，球磨機(jī)的效果可能降低，由此造成問題。

球磨機(jī)的處理時(shí)間可以在30min至5hr的范圍內(nèi)。在球磨機(jī)的處理時(shí)間過長的情況下，可能降低整體產(chǎn)量，且整體顆粒尺寸可能減小。相反地，在球磨機(jī)的處理時(shí)間過短的情況下，球磨機(jī)的效果可能降低，由此造成問題。

活性炭制造方法可以進(jìn)一步包括在通過球磨機(jī)處理進(jìn)行均衡之后通過使用酸清洗前體從而去除雜質(zhì)。此處，所用的酸可以包括鹽酸、硝酸或硫酸，但本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案并不限于此。

此外，活性炭制造方法可以進(jìn)一步包括在均衡和酸清洗之后通過使用尺寸范圍在100μm至250μm的篩來選擇經(jīng)均衡的活性炭前體。這樣，可以制造能夠均衡顆粒尺寸、增加比表面積且去除雜質(zhì)的活性炭。當(dāng)制造活性炭以將其應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品中時(shí)，活性炭的顆粒尺寸均勻性是重要的因素。例如，當(dāng)用于水凈化過濾器、車輛空調(diào)過濾器、超級(jí)電容器電極等時(shí)，活性炭通過將其與粘合劑混合而改良成丸狀或顆粒狀。在此情況下，如果顆粒尺寸不均勻，則性能可能變差。如上所述，在通過使用尺寸范圍在100μm至250μm的篩選擇前體的情況下，可以在車輛空調(diào)過濾器中使用這種前體。

在通過將氧化劑和蒸餾水加入經(jīng)均衡的活性炭前體并對(duì)其進(jìn)行熱處理來活化活性炭前體(s40)中采用的氧化劑可以包括h2o2、hno3、o3、n2o、h2so4、f2、cl2、另一鹵族氧化劑，或它們的組合。可以優(yōu)選h2o2，但本發(fā)明并不限于此。如上所述，為了增加蒸汽分子的活性而通過同時(shí)使用氧化劑和蒸餾水(氧化劑-蒸汽活化)來活化活性炭前體。因此，可以選擇性地增加碳表面上直徑為1nm或更小的超微孔的形成率。因此，可以增加活性炭的比表面積和孔隙均勻性。此外，可以通過以下步驟容易地引入金屬氧化物粒子：當(dāng)活化由h2o2等進(jìn)行時(shí)，使用引入表面的氧官能團(tuán)(如羰基(c＝o)、羧基(-cooh)，或羥基(c-oh))。因此，可以簡化處理，并可以降低其費(fèi)用而不使用用于引入氧官能團(tuán)的額外步驟。

具體地，常規(guī)形成的活性炭具有50％至70％的直徑為2nm的微孔和大量(30％-50％)的直徑為2至50nm的中孔。因此，難以形成1nm或更小的超微孔。然而，如上所述，可以通過氧化劑-蒸汽活化來形成大量的1nm或更小的超微孔。

更具體地，如在下文實(shí)施例中得到支持的，直徑為1.0nm或更小的超微孔可以通過這種活化而在活性炭的表面上形成。例如，活性炭的尺寸可以在大于0直至1.0nm，大于0.3nm直至1.0nm，大于0.3nm直至0.6nm，0.6nm或更小，大于0nm直至0.6nm，0.75nm或更小，大于0.3nm直至0.75nm，或大于0nm直至0.75nm的范圍內(nèi)。在此情況下，活性炭表面的總的孔容積可以在0.5cm³/g至0.7cm³/g的范圍內(nèi)，其超微孔的孔容積可以在0.4cm³/g至0.5cm³/g的范圍內(nèi)。此外，超微孔的容積可以在活性炭表面孔的100％的總?cè)莘e的67容積％至83容積％的范圍內(nèi)。通過使用高孔容積比的具有高孔容積比的超微孔可以顯著改進(jìn)比表面積。具體地，活性炭的brunauer–emmett–teller(bet)比表面積可以超過672.7m²/g。更具體地，比表面積可以在大于672.7m²/g至1185.1m²/g的范圍內(nèi)。

在活化中，氧化劑的體積可以在氧化劑和蒸餾水的100％的總體積的10體積％至50體積％的范圍內(nèi)。例如，氧化劑的體積可以在5體積％至50體積％，5體積％至40體積％，5體積％至35體積％，5體積％至25體積％，或5體積％至15體積％的范圍內(nèi)。隨著氧化劑的比例增加，由于將氧官能團(tuán)引入前體表面和微孔的比例發(fā)展使得比表面積增加。然而，如果氧化劑的比例過高，則可能減少微孔的比例，由此減少比表面積和產(chǎn)量。

活化可以在700℃至1000℃的范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。如果活化在低于700℃的溫度下進(jìn)行，則活化效果可能降低。如果活化在高于1000℃的溫度下進(jìn)行，則產(chǎn)量可能劇烈變差。

在將活性炭前體加入爐中之后，可以在將氧化劑和蒸餾水的混合物加入爐中的同時(shí)進(jìn)行活化。在此情況下，氧化劑和蒸餾水的混合物可以以范圍在1ml/hr至100ml/hr的速度加入已經(jīng)加入活性炭前體的爐中，爐的內(nèi)部壓力可以在大于0巴直至5巴的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。爐的內(nèi)部壓力可以在2巴至5巴的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。如果爐的內(nèi)部壓力過低，則活化效果可能降低。相反地，如果爐的內(nèi)部壓力過高，則微孔的破裂和大于中孔的孔的發(fā)展可能顯著增加，由此減小比表面積。此外，隨著壓力增加，碳化產(chǎn)量可能減小。

活化可以進(jìn)行1hr至5hr的范圍內(nèi)的時(shí)間。如果活化時(shí)間過長，則產(chǎn)量可能減小，且材料的孔的整體結(jié)構(gòu)可能被破壞。相反地，如果活化時(shí)間過短，則活化效果可能降低。

根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案，活性炭制造方法可以進(jìn)一步包括通過在溶劑中混合活化的前體、金屬鹽和還原劑以在活性炭前體上進(jìn)行反應(yīng)從而將金屬氧化物粒子引入活性炭前體表面中。在上述氧化劑-蒸汽活化中，由于引入由氧化劑造成的酸性位點(diǎn)δ+而使二氧化碳吸附能力可能降低。然而，在使用額外的表面官能團(tuán)的還原步驟的情況下，由于引入有利于二氧化碳吸附至其表面中的金屬氧化物而可以增加堿度，由此改進(jìn)二氧化碳吸附能力。在此情況下，如上所述，在活化中可以通過使用在表面上形成的氧官能團(tuán)而更容易地將金屬氧化物引入。

在引入金屬氧化物顆粒中，金屬鹽可以包括鎳、錳、鈷、鋅、釔、銅、鐵或上述的兩種或更多種。進(jìn)一步地，金屬鹽可以進(jìn)一步包括金屬硝酸鹽、金屬檸檬酸鹽、金屬氫氧化物鹽、金屬硫酸鹽、或上述兩種或更多種的混合物。金屬鹽對(duì)于溶劑具有高的溶解度使得可以易于形成反應(yīng)混合物。

更詳細(xì)地，金屬鹽可以包括硝酸錳、硝酸鎂、硫酸鎳、硝酸銅，或其組合物。

在引入金屬氧化物粒子中，金屬鹽的混合比例可以在活性炭前體的100重量％的混合比例的0.1重量％至20重量％的范圍內(nèi)。更詳細(xì)地，金屬鹽的混合比例可以在0.1重量％至15重量％，5重量％至15重量％，5重量％至10重量％，或0.1重量％至10重量％。隨著金屬鹽的量的增加，所制造的活性炭的二氧化碳吸附位點(diǎn)可能增加。相反地，大孔的形成可能變差。

金屬氧化物的引入可以通過在溶劑中混合前體、金屬鹽和還原劑然后在前體上進(jìn)行熱處理而進(jìn)行。在此情況下，熱處理的溫度可以在80℃至120℃或90℃至110℃的范圍內(nèi)。在該范圍內(nèi)可以最大化金屬氧化物的引入效果。

在引入金屬氧化物粒子中，還原劑可以包括甲醛(hcho)、硼氫化鈉、氫化鋁鋰、或它們兩種或更多種的混合物。還原劑可以用來還原包含在金屬鹽中的金屬離子，還原可以在氫離子濃度(ph)在11至14，或11.5至12.5的范圍內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)通過增加氫離子濃度(ph)而滿足強(qiáng)堿性條件時(shí)，隨著還原反應(yīng)速度由于還原劑而增加，金屬粒子的直徑可能減小。因此，可以通過調(diào)整氫離子濃度而易于控制金屬粒子的尺寸。調(diào)整氫離子濃度的方法的實(shí)例沒有特別地限制。例如，調(diào)整氫離子濃度的方法可以通過在混合反應(yīng)混合物、金屬鹽和還原劑時(shí)加入堿而進(jìn)行，反應(yīng)混合物、金屬鹽和還原劑經(jīng)受800℃至1000℃溫度范圍內(nèi)的熱處理。堿的實(shí)例可以包括氫氧化鈉(naoh)或等等。

在引入金屬氧化物粒子中，含有羥基(-oh)化合物可以用作溶劑。例如，可以采用乙醇溶劑或多元醇溶劑。然而，本發(fā)明并不限于此。更詳細(xì)地，含有羥基(-oh)的ph為7或更高的溶劑。因此，可以通過改進(jìn)金屬顆粒的尺寸而容易地控制溶質(zhì)間的分散性。含有羥基(-oh)的ph為7或更高的溶劑的非限定性實(shí)例可以包括乙醇、乙二醇、二甘醇、聚乙二醇、1,2-丙二醇、十二烷二醇，以及它們兩種或更多種的混合物。

此外，活性炭制造方法可以進(jìn)一步包括在引入金屬氧化物粒子之后在250℃至350℃范圍內(nèi)的溫度下在空氣中對(duì)活性炭進(jìn)行熱處理。由于進(jìn)一步包括在250℃至350℃范圍內(nèi)的溫度下在空氣中對(duì)活性炭進(jìn)行熱處理，引入至活性炭表面的金屬粒子被氧化形成金屬氧化物粒子。金屬氧化物可以顯示出堿性，因此二氧化碳的選擇吸附能力可以通過與二氧化碳的酸-堿反應(yīng)而改進(jìn)。具體地，熱處理可以在250℃至350℃或270℃至330℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行0.5min至5min或0.8min至2min。

以下的實(shí)施例更具體地顯示了本發(fā)明。然而，以下的示例性實(shí)施方案僅用于說明性的目的，而本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案的范圍并不限于此。

實(shí)施例

對(duì)比實(shí)施例1

通過將植物基的活性炭前體(淀粉)加入管式爐，將它們以2℃/min的升溫速度加熱至800℃，并維持90min以碳化它們，從而獲得樣品。隨后將其冷卻至室溫。然后，通過使用1m鹽酸溶液和蒸餾水清洗樣品一次或兩次，然后在120℃下完全干燥12hr。

隨后研磨經(jīng)碳化的活性炭前體，接著通過使用1m鹽酸溶液清洗，并在真空烘箱中干燥，從而獲得活性炭。在球磨機(jī)研磨中，混合直徑為5mm和10mm的氧化鋯球(5mm:10mm＝30體積％:70體積％)以待用，并以360rpm進(jìn)行研磨1hr。此外，活性炭前體的體積設(shè)定為用于活性炭前體和球磨機(jī)的球的100％的總體積的30體積％。

對(duì)比實(shí)施例2

通過將植物基的活性炭前體(淀粉)加入管式爐，將它們以2℃/min的升溫速度加熱至800℃，并維持90min以碳化它們，從而獲得樣品。隨后將其冷卻至室溫然后，通過使用1m鹽酸溶液和蒸餾水清洗樣品一次或兩次，然后在120℃下完全干燥12hr。

隨后研磨經(jīng)碳化的活性炭前體，接著通過使用1m鹽酸溶液清洗，并在真空烘箱中干燥。在球磨機(jī)研磨中，混合直徑為5mm和10mm的氧化鋯球(5mm:10mm＝30體積％:70體積％)以待用，并以360rpm進(jìn)行研磨1hr。此外，活性炭前體的體積設(shè)定為用于活性炭前體和球磨機(jī)的球的100％的總體積的30體積％。

然后，將經(jīng)碳化的淀粉均勻地撒在鋁舟皿中然后放置在管式爐中。

然后，在將樣品在氮?dú)?n2)氣氛下以2℃/min的升溫速度加熱至800℃后，停止氮?dú)?n2)的供應(yīng)，以6ml/hr的速度注入蒸餾水以待活化，同時(shí)維持爐的內(nèi)部壓力1小時(shí)。

然后，通過使用1m鹽酸溶液和蒸餾水清洗樣品一次或兩次，然后在120℃下完全干燥12hr，從而獲得活性炭。

實(shí)施例1

通過將植物基的活性炭前體(淀粉)加入管式爐，將它們?cè)诘獨(dú)?n2)氣氛下以2℃/min的升溫速度加熱至800℃，并維持90min以碳化它們，從而獲得樣品。隨后將其冷卻至室溫然后，通過使用1m鹽酸溶液和蒸餾水清洗樣品一次或兩次，然后在120℃下完全干燥12hr。

隨后研磨經(jīng)碳化的活性炭前體，接著通過使用1m鹽酸溶液清洗，并在真空烘箱中干燥。在球磨機(jī)研磨中，混合直徑為5mm和10mm的氧化鋯球(5mm:10mm＝30體積％:70體積％)以待用，并以360rpm進(jìn)行研磨1hr。此外，活性炭前體的體積設(shè)定為用于活性炭前體和球磨機(jī)的球的100％的總體積的30體積％。

然后，通過使用150μm篩選擇經(jīng)研磨的前體。然后，將經(jīng)碳化的淀粉均勻地撒在鋁舟皿中然后放置在管式爐中。

然后，在將樣品在氮?dú)?n2)氣氛下以2℃/min的升溫速度加熱至800℃后，停止氮?dú)?n2)的供應(yīng)，以體積比例(10:90，氧化劑:蒸餾水)混合過氧化氫(氧化劑)和蒸餾水以獲得一種材料，以6ml/hr的速度將該材料加入以待活化，同時(shí)維持爐的內(nèi)部壓力1小時(shí)。

然后，通過使用1m鹽酸溶液和蒸餾水清洗經(jīng)干燥的活性炭一次或兩次，然后在120℃下完全干燥12hr，從而獲得活性炭。將10g的經(jīng)干燥的活性炭加入溶解有1g的硝酸鎳和硫酸鎳的混合物的乙二醇溶液，然后攪拌該溶液1hr。

然后，通過使用氫氧化鈉(naoh)溶液調(diào)整溶液的ph在10至12的范圍內(nèi)，溶液額外攪拌1hr。然后，滴入3ml的甲醛(hcho)，在100℃下攪拌溶液2小時(shí)。然后，將其冷卻至室溫，并使用乙醇清洗/干燥5次。

然后，活性炭中的金屬氧化物粒子在管式爐中在空氣環(huán)境下在300℃下經(jīng)受氧化處理以獲得最終形式的活性炭。

實(shí)驗(yàn)實(shí)施例

實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1

通過使用由belsorp公司在日本制造的belsorpmax設(shè)備進(jìn)行77k/氮吸附實(shí)驗(yàn)。該結(jié)果示于表1中。

表1中數(shù)據(jù)的來源操作如下。通過使用brunauer-emmett-teller(bet)公式得到比表面積。通過使用直至0.990的相對(duì)壓力的吸附曲線計(jì)算總孔容積，通過使用dubinin-radushkevich(d-r)公式得到微孔容積，通過從總孔容積中減去微孔的容積計(jì)算中孔的容積。

如表1中所示，相比于使用蒸餾水的對(duì)比實(shí)施例2，在使用氧化劑和蒸餾水進(jìn)行氧化劑-蒸汽活化的實(shí)施例1的活性炭中微孔的形成得到進(jìn)一步改進(jìn)。

表1

實(shí)驗(yàn)實(shí)施例2

活性炭表面的金屬氧化物的引入通過使用由hitachi公司在日本制造的掃描電子顯微鏡(sem)設(shè)備su8010進(jìn)行觀察。該結(jié)果示于圖2中。

如圖2所示，材料表面的nio粒子通過金屬氧化物引入步驟被引入并具有大約10mm的尺寸。

實(shí)驗(yàn)實(shí)施例3

通過使用由belsorp公司在日本制造的belsorpmax設(shè)備進(jìn)行298k/二氧化碳吸附實(shí)驗(yàn)。該結(jié)果示于圖3中。將通過乙二醇和水以3:7的比例混合得到的溶液加入恒溫烘箱中以維持在298k，從而維持室溫狀態(tài)。

如圖3中所示，在對(duì)比實(shí)施例1中，幾乎沒有獲得二氧化碳吸附效果。此外，相對(duì)于使用蒸汽活化的對(duì)比實(shí)施例2，在使用氧化劑-蒸汽活化并將氮基官能團(tuán)引入表面的實(shí)施例1中改進(jìn)了活性炭的二氧化碳吸附效果。

前面對(duì)本發(fā)明具體示例性實(shí)施方案所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。它們并不會(huì)毫無遺漏，也不會(huì)將本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)很多修改和變化都是可能的。選擇示例性實(shí)施方案并進(jìn)行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及其它們的實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方案及其不同的選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍旨在由所附權(quán)利要求書及其等同方案加以限定。