一种粒径可控的碳微球制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种粒径可控的碳微球制备方法，所述方法是将煤沥青与石油沥青按比例混合，加入催化剂搅拌均匀，并置于高压反应釜内密闭，充氮气后加热保温，冷却、喹啉溶剂洗涤后碳化，制得所需粒径的中间相碳微球。本方法以煤沥青为原料，通过对其性质调变，实现了对中间相碳微球粒径的控制，且球形度好，制备相碳微球的过程中不需要添加任何模板剂，有利于大规模生产。
【专利说明】
一种粒径可控的碳微球制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种炭材料的制备方法，具体是一种以煤沥青为原料，通过对其性质调变，实现对中间相碳微球粒径的控制，属于煤化工和新型炭材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]碳微球由于堆积密度高、烧结性好、对化学试剂稳定且表面积高等优点，被广泛用作锂离子二次电池负极材料、高效液相色谱填充材料、催化剂载体、吸波剂、制备活性炭以及各种复合炭材料等，因而具有广阔的应用市场，特别是近几年世界各国加大对新能源发展的鼓励和支持，在储能及电极材料方面将显示出潜在的商机及巨大的应用市场。
[0003]已有文献报道的制备碳微球方法主要有溶剂热法、化学气相沉积法和模板法。然而，溶剂热法制备的碳微球石墨化程度较低;化学气相沉积法制备的碳微球虽具良好的石墨化度，但产量低，反应条件苛刻，成本较高；模板法制备的碳微球，所用模板最终需要除去，存在工艺路线冗长，产率低难以规模化的问题。因而，寻求低成本、易于操作且碳微球石墨化程度高的制备方法，一直是科学家致力解决的问题。
[0004]煤沥青是炼焦过程的副产物，产量约占焦炭量的3-4%(质量百分比)，存在量大和产能过剩的局面。因而，如何提升其价值实现去产能，对煤炭加工企业的转型发展具有积极的帮助作用。中间相碳微球是煤沥青在一定温度下由一类多环芳香片层结构的化合物发生有序堆积形成的液晶物质，经进一步碳化，可得到石墨化度和球形度良好的碳微球。随着新技术的不断出现，对碳微球粒径的要求更加严格，即单分散或粒径分布更窄的碳微球可满足某些具有特殊要求的场合。因此，如何制得粒径分布窄的碳微球对大幅提升碳微球应用价值更具有现实意义。本发明解决了目前制备的中间相碳微球粒径不均匀问题。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提供一种粒径可控的碳微球制备方法，用本发明方法所制备的中间相碳微球能够实现对粒径的可控，且球形度和石墨化度好。
[0006]为了达到上述目的，本发明选择喹啉不溶物和灰分均低于0.2%的煤沥青为原料，石油沥青为分散剂，FeBr3为催化剂，将其按照一定比例混合均匀，通过热缩聚反应制备所需粒径的碳微球，通过改变其比例来改变碳微球粒径的大小，具体制备方法如下:
一种粒径可控的碳微球制备方法，所述制备方法是将煤沥青与石油沥青按质量比为10:90到90:10范围混合，加入催化剂FeBr3后，进一步搅拌均匀，并将其置于放有内衬的高压反应釜内、密闭、氮气置换釜内空气、充氮气至压力为3-7大气压后加热至380-460°C，在此温度保温4-10h，冷却、喹啉溶剂洗涤后，在600°C-800°C温度下碳化2h，制得所需粒径的中间相碳微球。
[0007]在上述技术方案中，所述煤沥青是度低温煤沥青，或是高温煤沥青;所述石油沥青是建筑石油沥青，或是道路石油沥青。
[0008]本发明上述所提供的一种粒径可控的碳微球制备方法，与现有技术相比具有的优点与积极效果在于:实现了对制备中间相碳微球粒径可控的目的，且球形度好;制备中间相碳微球的过程中不需要添加任何模板剂，有利于大规模生产。
【附图说明】
[0009]图1是本发明的质量比为30: 70的石油沥青与煤沥青经碳化制得0.5μπι碳微球扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0010]下面是【具体实施方式】的进一步说明。
[0011]实施例1
实施一种粒径可控的碳微球制备方法，是以粒径为0.5μπι碳微球为例，具体制备方法如下:
称取质量比为30:70的石油沥青与煤沥青混合物1g，加入0.05g FeBn为催化剂，混合均匀，放入高压反应釜的内衬中，密闭反应釜，用氮气置换釜内空气后，充氮气至0.7大气压，之后加热至4600C，在此温度保温1h，经冷却、喹啉溶剂洗涤后，在8000C温度下碳化2h，制得粒径为0.5μπι的碳微球，其扫描电镜见附件图1.实施例2
实施一种粒径可控的碳微球制备方法，是以粒径为Iym碳微球为例，具体制备方法如下:
称取质量比为10:90的石油沥青与煤沥青混合物1g，加入0.05g FeBr3为催化剂，混合均匀，放入高压反应釜的内衬中，密闭反应釜，用氮气置换釜内空气后，充氮气至0.3大气压，之后加热至3800C，在此温度保温4h，经冷却、喹啉溶剂洗涤后，在800°C温度下碳化2h，制得粒径为Iym的碳微球。
[0012]
实施例3
实施一种粒径可控的碳微球制备方法，是以粒径为0.4μπι碳微球为例，具体制备方法如下:
称取质量比为40:60的石油沥青与煤沥青混合物1g，加入0.05g FeBr3为催化剂，混合均匀，放入高压反应釜的内衬中，密闭反应釜，用氮气置换釜内空气后，充氮气至0.5大气压，之后加热至4000C，在此温度保温5h，经冷却、喹啉溶剂洗涤后，在800°C温度下碳化2h，制得粒径为0.4μπι的碳微球。
[0013]
实施例4
实施一种粒径可控的碳微球制备方法，是以粒径为0.2μπι碳微球为例，具体制备方法如下:
称取质量比为90:10的石油沥青与煤沥青混合物1g，加入0.05g FeBn为催化剂，混合均匀，放入高压反应釜的内衬中，密闭反应釜，用氮气置换釜内空气后，充氮气至0.6大气压，之后加热至4300C，在此温度保温6h，经冷却、喹啉溶剂洗涤后，在800°C温度下碳化2h，制得粒径为0.2μπι的碳微球。
【主权项】
1.一种粒径可控的碳微球制备方法，所述制备方法是将煤沥青与石油沥青按质量比为10:90到90:10范围混合，加入催化剂FeBr3后，进一步搅拌均匀，并将其置于放有内衬的高压反应釜内、密闭、氮气置换釜内空气、充氮气至压力为3-7大气压后加热至380-460°C，在此温度保温4-10h，冷却、喹啉溶剂洗涤后，在600°C-800°C温度下碳化2h，制得所需粒径的中间相碳微球。2.如权利要求1所述的制备方法，所述煤沥青是度低温煤沥青，或是高温煤沥青。3.如权利要求1所述的制备方法，所述石油沥青是建筑石油沥青，或是道路石油沥青。
【文档编号】C01B31/02GK105858640SQ201610470744
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】曹青, 解小玲, 王富孟, 邢国政, 靳利娥
【申请人】太原理工大学