本发明涉及活性多孔碳材料制备技术领域，更具体地说，涉及通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法。
背景技术：
我国煤沥青资源丰富，但深加工技术较为落后，产品附加值较低，所以现阶段一个急需解决的问题是要如何实现沥青的高附加值利用。煤沥青富含稠环芳烃是制备多孔碳材料的优良前驱体。煤沥青有必要成为当前重要资源的组成部分，对其合理开发与高效利用也是可持续发展的必然要求。开发煤沥青制备多孔碳材料的技术对有效利用褐煤资源具有重要且积极的意义。因此，以煤沥青为原料制备高级碳材料，对煤沥青附加值的增加无疑是一个最有效的途径。
以煤沥青为原料制备多孔碳材料有望成为煤沥青高附加值利用的重要途径之一，也是煤沥青高附加值利用这一焦化行业亟待解决的关键技术问题。公开号为cn107902654a的发明专利申请公开了一种煤焦油沥青改性高比表面多孔碳的制备方法，制得的多孔碳具有高比表面积和多孔结构，应用于燃料电池有利于氧气等物质的传递，极大减少了对贵金属pt的依赖。公开号为cn109065861a的发明专利申请公开了一种沥青基多孔碳材料及其制备方法，该方法将球磨后得到的沥青与造孔剂的混合物进行煅烧，从而获得沥青基多孔碳材料。公开号为cn109399632a的发明专利申请公开了一种制备沥青基球状活性碳的方法，所制备的球状活性碳粒径均匀，球形度高达0.93以上，强度95％以上，比表面积高达1100～1700m2g-1。然而，尽管煤沥青制备多孔碳的方法较多，但行业内仍需要更为多样化的制备方式，对于煤沥青制备多孔碳的技术追求也从未停止。
技术实现要素：
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中煤沥青附加价值较低的问题，拟提供通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，以煤沥青为原料制备高级碳材料，实现煤沥青附加值的有效提升，也为行业内煤沥青附加值的研发方向提供新的思路。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，包括以下步骤：
s1、将氯化盐混合物与沥青均匀混合后置于加热炉中，在保护气氛下经升温、保温处理，使沥青分子发生聚合，然后进行升温碳化和保温处理，降至室温后洗涤干燥得到氯化盐混合物熔融制备的多孔碳；
s2、将步骤s1获得的多孔碳与氢氧化钠/氢氧化钾均匀混合置于加热炉中，在保护气氛下经升温活化和保温处理，降至室温后洗涤干燥，得到沥青基活性多孔碳。
更进一步地，步骤s1中氯化盐混合物为氯化钠、氯化钾和氯化锂中的至少两种的混合物。
更进一步地，步骤s1中氯化盐混合物为氯化钠、氯化钾和氯化锂中两种的混合物，且两种氯化盐的质量比为1：(1～5)。
更进一步地，步骤s1中氯化盐混合物与沥青按照质量比(1-5)：1进行均匀混合。
更进一步地，步骤s1中将氯化盐混合物与沥青均匀混合后置于加热炉中，在氮气保护下升温至450-550℃，然后恒温4-6h，使沥青分子发生聚合，然后再升温至750-850℃进行碳化，保温2-3h，随后降至室温洗涤干燥。
更进一步地，步骤s1中将氯化盐混合物与沥青在氮气保护下以2-3℃/min的升温速率升温至450-550℃。
更进一步地，步骤s1中以4-6℃/min的升温速率升温至750-850℃进行碳化。
更进一步地，步骤s2中将获得的多孔碳与氢氧化钠/氢氧化钾按照质量比(3-4)：1混合均匀。
更进一步地，步骤s2中将获得的多孔碳与氢氧化钠/氢氧化钾混合均匀后至于加热炉中，在氮气保护下升温至800-850℃进行活化，保温1-2h，随后降至室温洗涤干燥。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，原料廉价易得，来源丰富，制备过程简单、工艺流程较短，且制备的沥青基活性多孔碳结构独特，具有良好的吸附效果。
附图说明
图1为本发明产物在显微镜扫描下的形态结构表征示意图；
图2为本发明产物在红外光谱下的官能团结构表征示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，包括以下步骤：
s1、将氯化盐混合物与沥青均匀混合后置于加热炉中，在保护气氛下经升温、保温处理，使沥青分子发生聚合，然后进行升温碳化和保温处理，降至室温后洗涤干燥得到氯化盐混合物熔融制备的多孔碳；
具体地，氯化盐混合物采用氯化钠、氯化钾和氯化锂中的至少两种的混合物，且采用两种氯化盐混合物时，两种氯化盐的质量比为1：(1～5)；氯化盐混合物与沥青按照质量比(1-5)：1进行均匀混合并置于管式炉中，在氮气保护下以2-3℃/min的升温速率升温至450-550℃，然后恒温4-6h，使沥青分子发生聚合，然后再以4-6℃/min的升温速率升温至750-850℃进行碳化，保温2-3h，随后降至室温洗涤干燥；
s2、将步骤s1获得的多孔碳与氢氧化钠/氢氧化钾均匀混合置于加热炉中，在保护气氛下经升温活化和保温处理，降至室温后洗涤干燥，得到沥青基活性多孔碳；
具体地，将步骤s1获得的多孔碳与氢氧化钠或者氢氧化钾按照质量比(3-4)：1混合均匀并置于管式炉中，在氮气保护下升温至800-850℃进行活化，保温1-2h，随后降至室温洗涤干燥，即得沥青基活性多孔碳。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，包括以下步骤：
s1、分别称取6.0g氯化锂和9.0g氯化钠至于研钵中，两种氯化盐的质量比为1：1.5，进行研磨搅拌，混合均匀后加入3.0g沥青，氯化盐混合物与沥青的质量比为5：1，继续搅拌至三者混合均匀，将混合物置于管式炉中在氮气保护下以2℃/min的升温速率升温至450℃，恒温6h使沥青分子发生聚合，然后以4℃/min的升温速率升温至800℃，保温2h，降至室温后用去离子水洗涤，真空干燥，得到氯化盐混合物熔融制备的多孔碳。
s2、将上述所制备的多孔碳与氢氧化钠按照质量比4:1混合均匀后置于管式炉中，在氮气保护下升温至800℃进行活化，保温1h，降至室温后洗涤干燥，即得沥青基活性多孔碳。使用场发射扫描电子显微镜对产物的形态结构进行了表征，见图1。同时用红外光谱对产物的官能团结构进行了表征，见图2。
本实施例的制备方法原料廉价易得，来源丰富，制备过程简单、工艺流程较短，且制备的沥青基活性多孔碳结构独特，具有良好的吸附效果。
实施例2
本实施例的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，包括以下步骤：
s1、分别称取6.0g氯化钾和6.0g氯化钠至于研钵中，两种氯化盐的质量比为1：1，进行研磨搅拌，混合均匀后加入2.5g沥青，氯化盐混合物与沥青的质量比为4.8：1，继续搅拌至三者混合均匀，将混合物置于管式炉中在氮气保护下以3℃/min的升温速率升温至550℃，恒温4h使沥青分子发生聚合，然后以5℃/min的升温速率升温至850℃，保温3h，降至室温后用去离子水洗涤，真空干燥，得到氯化盐混合物熔融制备的多孔碳。
s2、将上述所制备的多孔碳与氢氧化钾按照质量比3:1混合均匀后置于管式炉中，在氮气保护下升温至850℃进行活化，保温2h，降至室温后洗涤干燥，即得沥青基活性多孔碳。
实施例3
本实施例的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，包括以下步骤：
s1、分别称取4.0g氯化钾和8.0g氯化锂至于研钵中，两种氯化盐的质量比为1：2，进行研磨搅拌，混合均匀后加入3g沥青，氯化盐混合物与沥青的质量比为4：1，继续搅拌至三者混合均匀，将混合物置于管式炉中在氮气保护下以2.5℃/min的升温速率升温至500℃，恒温5h使沥青分子发生聚合，然后以6℃/min的升温速率升温至750℃，保温2.5h，降至室温后用去离子水洗涤，真空干燥，得到氯化盐混合物熔融制备的多孔碳。
s2、将上述所制备的多孔碳与氢氧化钠按照质量比3.5:1混合均匀后置于管式炉中，在氮气保护下升温至820℃进行活化，保温2h，降至室温后洗涤干燥，即得沥青基活性多孔碳。
实施例4
本实施例的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，包括以下步骤：
s1、分别称取3.0g氯化钾和9.0g氯化钠至于研钵中，两种氯化盐的质量比为1：3，进行研磨搅拌，混合均匀后加入12g沥青，氯化盐混合物与沥青的质量比为1：1，继续搅拌至三者混合均匀，将混合物置于管式炉中在氮气保护下以2℃/min的升温速率升温至450℃，恒温4h使沥青分子发生聚合，然后以4℃/min的升温速率升温至750℃，保温2h，降至室温后用去离子水洗涤，真空干燥，得到氯化盐混合物熔融制备的多孔碳。
s2、将上述所制备的多孔碳与氢氧化钾按照质量比4:1混合均匀后置于管式炉中，在氮气保护下升温至800℃进行活化，保温2h，降至室温后洗涤干燥，即得沥青基活性多孔碳。
实施例5
本实施例的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，包括以下步骤：
s1、分别称取2.0g氯化锂和10.0g氯化钠至于研钵中，两种氯化盐的质量比为1：5，进行研磨搅拌，混合均匀后加入6g沥青，氯化盐混合物与沥青的质量比为2：1，继续搅拌至三者混合均匀，将混合物置于管式炉中在氮气保护下以2℃/min的升温速率升温至500℃，恒温4h使沥青分子发生聚合，然后以4℃/min的升温速率升温至800℃，保温2h，降至室温后用去离子水洗涤，真空干燥，得到氯化盐混合物熔融制备的多孔碳。
s2、将上述所制备的多孔碳与氢氧化钠按照质量比3:1混合均匀后置于管式炉中，在氮气保护下升温至820℃进行活化，保温2h，降至室温后洗涤干燥，即得沥青基活性多孔碳。
实施例6
本实施例的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，包括以下步骤：
s1、分别称取6.0g氯化钾和6.0g氯化钠和6.0g氯化锂至于研钵中，进行研磨搅拌，混合均匀后加入6g沥青，氯化盐混合物与沥青的质量比为3：1，继续搅拌至三者混合均匀，将混合物置于管式炉中在氮气保护下以2℃/min的升温速率升温至500℃，恒温4h使沥青分子发生聚合，然后以4℃/min的升温速率升温至800℃，保温2h，降至室温后用去离子水洗涤，真空干燥，得到氯化盐混合物熔融制备的多孔碳。
s2、将上述所制备的多孔碳与氢氧化钠按照质量比4:1混合均匀后置于管式炉中，在氮气保护下升温至820℃进行活化，保温2h，降至室温后洗涤干燥，即得沥青基活性多孔碳。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
1.通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，其特征在于：包括以下步骤：
s1、将氯化盐混合物与沥青均匀混合后置于加热炉中，在保护气氛下经升温、保温处理，使沥青分子发生聚合，然后进行升温碳化和保温处理，降至室温后洗涤干燥得到氯化盐混合物熔融制备的多孔碳；
s2、将步骤s1获得的多孔碳与氢氧化钠/氢氧化钾均匀混合置于加热炉中，在保护气氛下经升温活化和保温处理，降至室温后洗涤干燥，得到沥青基活性多孔碳。
2.根据权利要求1所述的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，其特征在于：步骤s1中氯化盐混合物为氯化钠、氯化钾和氯化锂中的至少两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，其特征在于：步骤s1中氯化盐混合物为氯化钠、氯化钾和氯化锂中两种的混合物，且两种氯化盐的质量比为1：(1～5)。
4.根据权利要求1所述的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，其特征在于：步骤s1中氯化盐混合物与沥青按照质量比(1-5)：1进行均匀混合。
5.根据权利要求1所述的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，其特征在于：步骤s1中将氯化盐混合物与沥青均匀混合后置于加热炉中，在氮气保护下升温至450-550℃，然后恒温4-6h，使沥青分子发生聚合，然后再升温至750-850℃进行碳化，保温2-3h，随后降至室温洗涤干燥。
6.根据权利要求5所述的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，其特征在于：步骤s1中将氯化盐混合物与沥青在氮气保护下以2-3℃/min的升温速率升温至450-550℃。
7.根据权利要求5所述的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，其特征在于：步骤s1中以4-6℃/min的升温速率升温至750-850℃进行碳化。
8.根据权利要求1-7任一项所述的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，其特征在于：步骤s2中将获得的多孔碳与氢氧化钠/氢氧化钾按照质量比(3-4)：1混合均匀。
9.根据权利要求8所述的通过氯化盐混合物熔融与碱活化制备煤沥青基活性多孔碳的方法，其特征在于：步骤s2中将获得的多孔碳与氢氧化钠/氢氧化钾混合均匀后至于加热炉中，在氮气保护下升温至800-850℃进行活化，保温1-2h，随后降至室温洗涤干燥。
技术总结