一种利用树脂醇C制备多孔碳的方法与流程

本发明涉及多孔碳的技术领域，特别涉及一种利用树脂醇c制备多孔碳的方法。

背景技术：

近几年，玉米在工业上的利用量巨大，可达到80％。玉米制醇工艺是以玉米为原料，由玉米淀粉加氢催化生成山梨糖醇后，再由山梨糖醇经加氢催化裂解，减压蒸馏后提取得到玉米化工醇。而玉米化工醇生产过程中会产生大量的副产物树脂醇c，由于其作用有限，树脂醇c并没有得到充分的利用，而是大多进行燃烧处理，不仅造成资源浪费，还会造成环境污染。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明目的在于提供一种利用树脂醇c制备多孔碳的方法。本发明提供的方法利用树脂醇c制备多孔碳，变废为宝，提高了玉米深加工过程物质的综合利用率，且所得多孔碳比表面积大，电学性能好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种利用树脂醇c制备多孔碳的方法，包括以下步骤：

将树脂醇c和活化剂混合进行热处理，得到多孔碳；

所述活化剂为碳酸钾或磷酸；

所述活化剂为碳酸钾时，热处理前还包括将树脂醇c预碳化。

优选的，所述磷酸的质量浓度为80～85％。

优选的，所述树脂醇c和活化剂的质量比为1:1～6。

优选的，所述活化剂为碳酸钾时的热处理温度为750～950℃，热处理时间为0.5～2.5h。

优选的，所述预碳化的温度为300～400℃；预碳化的时间为0.5～2h。

优选的，所述预碳化在隔绝氧气的条件下进行。

优选的，所述活化剂为磷酸时的热处理温度为400～700℃，热处理时间为0.5～2.5h。

本发明提供了一种利用树脂醇c制备多孔碳的方法，包括以下步骤：将树脂醇c和活化剂混合进行热处理，得到多孔碳；所述活化剂为碳酸钾或磷酸；所述活化剂为碳酸钾时，热处理前还包括将树脂醇c预碳化。本发明提供的方法利用树脂醇c为原料制备多孔碳，能够变废为宝，提高玉米的深加工过程物质的综合利用率，且避免了树脂醇c直接燃烧处理造成的环境污染，且方法简单，成本低，制备得到的多孔碳比表面积高，电学性能好，在吸附剂和电极材料方面有广阔的应用前景。实施例结果表明，本发明制备的多孔碳比表面积可达1369m²/g，总孔容可达0.79cm³/g，比电容值达到130f/g。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的多孔碳的sem图；

图2为本发明实施例1制备的多孔碳的孔径分布曲线图；

图3为本发明实施例2制备的多孔碳的孔径分布曲线图；

图4为本发明实施例3制备的多孔碳的sem图。

具体实施方式

本发明提供了一种利用树脂醇c制备多孔碳的方法，包括以下步骤：

将树脂醇c和活化剂混合进行热处理，得到多孔碳；

所述活化剂为碳酸钾或磷酸；

所述活化剂为碳酸钾时，热处理前还包括将树脂醇c预碳化。

本发明将树脂醇c和活化剂混合进行热处理，得到多孔碳。在本发明中，所述树脂醇c为玉米制醇工艺的副产物，主要成分为多组分的二元醇；所述活化剂为碳酸钾或磷酸；所述磷酸的质量浓度优选为80～85％，更优选为85％；所述树脂醇c和活化剂的质量比优选为1:1～6，更优选为1:2～5。

在本发明中，所述活化剂为碳酸钾时，热处理前还包括将树脂醇c碳化。在本发明中，所述预碳化的温度优选为300～400℃，更优选为320～380℃，最优选为350℃；所述预碳化的时间优选为0.5～2h，更优选为1～1.5h；本发明优选在隔绝氧气的条件下进行预碳化，本发明对隔绝氧气的具体操作方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的隔绝氧气的方法即可，在本发明的具体实施例中，优选通过在氮气保护来隔绝氧气。本发明通过预碳化使树脂醇c初步碳化，有利于后续的热处理过程中碳酸钾对孔径进行调控。

预碳化后，本发明将预碳化产物和碳酸钾混合进行热处理。在本发明中，所述碳化物和碳酸钾的质量比优选为1:1～6，更优选为1:2～5；所述热处理温度优选为750～950℃，更优选为800～900℃；所述热处理时间优选为0.5～2.5h，更优选为1～2h。本发明通过热处理使预碳化产物发生高温热分解和催化活化，得到多孔碳。

在本发明中，所述活化剂为碳酸钾时，得到的多孔碳比表面积大、孔隙更加发达。

在本发明中，所述活化剂为磷酸时，将树脂醇c和磷酸混合后直接进行热处理，即可得到多孔碳；所述热处理温度优选为400～700℃，更优选为500～600℃，所述热处理时间优选为0.5～2.5h，更优选为1～2h。在本发明的热处理过程中，树脂醇c在浓磷酸的缩聚交联聚合脱水作用下同时发生碳化和活化，以磷酸作为活化剂，反应过程比较温和，且不与原料当中的碳元素反应，从而提高了多孔碳的产率。

在本发明中，使用磷酸为活化剂时，得到多孔碳后优选通过固液分离将多孔碳和磷酸分离，所得磷酸回收利用，并且本发明利用磷酸为活化剂时具有热处理温度低，能耗较低，污染较小的优点。

热处理后，本发明优选将热处理产物依次进行水洗和干燥，得到多孔碳。本发明优选将热处理产物水洗至ph值为6.5～7.5，更优选为7；本发明对所述水洗的具体操作方法具有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的水洗方法即可。

水洗完成后，本发明优选将水洗产物进行干燥。在本发明中，所述干燥的温度优选为100～150℃，更优选为120℃；所述干燥的时间优选为10～15h，更优选为12h。

本发明提供的方法利用树脂醇c为原料制备多孔碳，能够变废为宝，提高玉米的深加工过程物质的综合利用率，且避免了树脂醇c直接燃烧处理造成的环境污染，且方法简单，成本低，制备得到的多孔碳比表面积高，电学性能好，在吸附剂和电极材料方面有广阔的应用前景。

下面结合实施例对本发明提供的利用树脂醇c制备多孔碳的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将树脂醇c在350℃条件下预炭化1小时，冷却取出后，称取100g碳化物与碳酸钾按质量比为1:2混合，然后在800℃条件下热处理1小时，热处理产物水洗至中性，然后在120℃干燥12小时后，再将产物在800℃氮气保护下热处理1小时，得到多孔碳。

使用扫描电子显微镜对所得多孔碳进行观察，所得结果如图1所示；根据图1可以看出，所得多孔碳具有发达的孔隙结构。

利用孔径分布曲线对所得多孔碳孔隙进行分析，所得结果如图2所示；根据图2可以看出，所得多孔碳具有发达的孔隙结构。

对多孔碳的比表面积和比电容进行检测，可得比表面积为1369m²/g，比电容值在130f/g。

实施例2

将树脂醇c在350℃条件下预炭化1小时，冷却取出后，称取100g碳化物与碳酸钾按质量比为1:3混合，然后在800℃条件下热处理1小时，热处理产物水洗至中性，然后在120℃干燥12小时后，再将产物在800℃氮气保护下热处理1小时，得到多孔碳。

使用扫描电子显微镜对所得多孔碳进行观察，所得结果和实施例1相似。

利用孔径分布曲线对所得多孔碳孔隙进行分析，所得结果如图3所示；根据图3可以看出，所得多孔碳具有发达的孔隙结构。

对多孔碳的比表面积和比电容进行检测，可得比表面积为1282m²/g，比电容值在97f/g。

实施例3

将树脂醇c100g与质量浓度为85％的浓磷酸按质量比1:1混合，在500℃条件下热处理1小时，热处理产物水洗至ph＝6.5，然后在120℃条件下干燥12小时，得到多孔碳7.75g，经计算，多孔碳的产率为7.75％。

使用扫描电子显微镜对所得多孔碳进行观察，所得结果如图4所示。

对多孔碳的比表面积和比电容进行检测，可得比表面积为114m²/g，比电容值为105f/g。

实施例4

将树脂醇c100g与质量浓度为85％的浓磷酸按质量比1:2混合，在400℃条件下热处理1小时，热处理产物水洗至ph＝6.5，然后在110℃条件下干燥12小时，得到多孔碳20g，经计算，多孔碳的产率为20％。

使用扫描电子显微镜对所得多孔碳进行观察，所得结果和实施例3相似。

对多孔碳的比表面积和比电容进行检测，可得比表面积为149m²/g，比电容值为101.1f/g。

由以上实施例可知，本发明提供的方法利用树脂醇c为原料制备多孔碳，能够变废为宝，提高玉米的深加工过程物质的综合利用率，且避免了树脂醇c直接燃烧处理造成的环境污染，且方法简单，成本低，制备得到的多孔碳比表面积高，电学性能好，在吸附剂和电极材料方面有广阔的应用前景。

由以上实施例可知，本发明以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。