碳热还原一步合成可浮性纳米介孔零价铁碳材料，具体步骤包括如下
(1)首先将0.87gP123加入到40ml体积比为I '2的乙醇-水溶液中搅拌至充分溶解，然后加入1.0g间苯二酸、1.2gFe (NO3)3.9H20搅拌lh，最后加入1.62g甲醛(37wt%)溶液在室温下充分搅拌6h制备得到间苯二酚-甲醛的醛树脂/铁络合物，其中间苯二酚、Fe (NO3)3.9H20、甲醛和 P123 摩尔质量比为 I:0.3:1.5:0.015 ；
(2)将5.40g钠基膨润土中加入体积比为1:2的乙醇-水溶液形成质量百分比为10%钠基膨润土乙醇-水悬浮液，向步骤(I)得到的间苯二酚-甲醛的醛树脂/铁络合物混合液中滴加钠基膨润土乙醇-水悬浮液充分搅拌6h后，然后在60°C温度条件下老化60h，静置后分为两层，通过分液分离去除上清液，将下层黏稠溶胶在80°C热处理24h得到粉末；其中钠基膨润土与间苯二酚摩尔比为1.5:1 ;
(3)将步骤(2)得到的粉末采用40ml乙醇萃取2次；
(4)将经萃取后的粉末通入0.50ml/minN2保护，在管式炉中以2°C /min的升温速率升至温度为800°C保温碳化2h，然后以5°C /min的升温速率升至温度为1200°C下保温碳热还原4h，待冷却到室温后制备得到可浮性纳米介孔零价铁碳材料。
[0019]制备得到的可浮性纳米介孔零价铁碳材料BET比表面积为211.25m2/g，总孔容为0.49cm3/g，平均孔径为10.3nm，样品真密度1.09g/cm3。表明使用低分子量的P123合成的纳米介孔铁碳材料比表面积、孔容减小，密度也有所减小，介观结构变化差异不大。
[0020]实施例3
该可浮性纳米介孔零价铁碳材料的制备方法，通过多组分的协同自组装、萃取、升温碳化和碳热还原一步合成可浮性纳米介孔零价铁碳材料，具体步骤包括如下
Cl)首先将1.9gF127加入到40ml体积比为I '2的乙醇-水溶液中搅拌至充分溶解，然后加入1.0g间苯二酚、2.0gFe (NO3)3.9H20搅拌2h，最后加入1.22g甲醛(37wt%)溶液在室温下充分搅拌6h制备得到间苯二酚-甲醛的醛树脂/铁络合物，其中间苯二酚、Fe (NO3)3.9H20、甲醛和 F127 摩尔质量比为 I:0.5:1:0.015 ；
(2)将5.40g钠基膨润土中加入体积比为1:2的乙醇-水溶液形成质量百分比为10%钠基膨润土乙醇-水悬浮液，向步骤(I)得到的间苯二酚-甲醛的酚醛树脂/铁络合物混合液中滴加钠基膨润土乙醇-水悬浮液充分搅拌6h后，然后在60°C温度条件下老化60h，混合液分为两层，通过分液分离去除上清液，将下层黏稠溶胶在80°C热处理24h得到粉末；其中钠基膨润土与间苯二酚摩尔比为1.5:1 ;
(3)将步骤(2)得到的粉末采用40ml乙醇萃取2次；
(4)将经萃取后的粉末通入0.75ml/minN2保护，在管式炉中以2°C /min的升温速率升至温度为700°C保温碳化1.5h，然后以5°C /min的升温速率升至温度为1100°C下保温碳热还原3h，待冷却到室温后制备得到可浮性纳米介孔零价铁碳材料。
[0021]制备得到的可浮性纳米介孔零价铁碳材料BET比表面积为231.2m2/g，总孔容为0.57cm3/g，平均孔径为9.6nm，样品真密度1.41g/cm3。
[0022]实施例4
该可浮性纳米介孔零价铁碳材料的制备方法，通过多组分的协同自组装、萃取、升温碳化和碳热还原一步合成可浮性纳米介孔零价铁碳材料，具体步骤包括如下 (1)首先将2.53gF127加入到40ml体积比为I '2的乙醇-水溶液中搅拌至充分溶解，然后加入1.0g间苯二酚、2.0gFe (NO3)3.9H20搅拌2h，最后加入2.50甲醛(37wt%)溶液在室温下充分搅拌6h制备得到间苯二酚-甲醛的醛树脂/铁络合物，其中间苯二酚、Fe (NO3)3.9H20、甲醛和 F127 摩尔质量比为 1:0.5:2:0.02 ；
(2)将7.2g钠基膨润土中加入体积比为1:2的乙醇-水溶液形成质量百分比为10%钠基膨润土乙醇-水悬浮液，向步骤(I)得到的间苯二酚-甲醛的醛树脂/铁络合物混合液中滴加钠基膨润土乙醇-水悬浮液充分搅拌6h后，然后在60°C温度条件下老化36h，静置后分为两层，通过分液分离去除上清液，将下层黏稠溶胶在80°C热处理24h得到粉末；其中钠基膨润土与间苯二酚摩尔比为2:1;
(3)将步骤(2)得到的粉末采用50ml乙醇萃取2次；
(4)将经萃取后的粉末通入1.0ml/min N2,以2°C /min的升温速率升至温度为600°C保温碳化lh，然后以5°C /min的升温速率升至温度为1000°C下保温碳热还原2h，待冷却到室温后制备得到可浮性纳米介孔零价铁碳材料。
[0023]制备得到的可浮性纳米介孔零价铁碳材料BET比表面积为204.2m2/g，总孔容为0.59cm3/g，平均孔径为12nm，样品真密度0.98g/cm3。
[0024]实施例5
该可浮性纳米介孔零价铁碳材料的制备方法，通过多组分的协同自组装、萃取、升温碳化和碳热还原一步合成可浮性纳米介孔零价铁碳材料，具体步骤包括如下
Cl)首先将1.27gF127加入到40ml体积比为I '2的乙醇-水溶液中搅拌至充分溶解，然后加入1.0g间苯二酚、0.8gFe (NO3)3.9H20搅拌lh，最后加入1.22g甲醛(37wt%)溶液在室温下充分搅拌6h制备得到间苯二酚-甲醛的醛树脂/铁络合物，其中间苯二酚、Fe (NO3)3.9H20、甲醛和 F127 摩尔质量比为 I:0.2:1:0.01 ；
(2)将3.6g钠基膨润土中加入体积比为1:2的乙醇-水溶液形成质量百分比为10%钠基膨润土乙醇-水悬浮液，向步骤(I)得到的间苯二酚-甲醛的醛树脂/铁络合物混合液中滴加钠基膨润土乙醇-水悬浮液充分搅拌6h后，然后在60°C温度条件下老化72h，静置后分为两层，通过分液分离去除上清液，将下层黏稠溶胶在80°C热处理24h得到粉末；其中钠基膨润土与间苯二酚摩尔比为1:1;
(3)将步骤(2)得到的粉末采用30ml乙醇萃取2次；
(4)将经萃取后的粉末通入0.75ml/min N2,以2°C /min的升温速率升至温度为600°C保温碳化lh，然后以5°C /min的升温速率升至温度为1000°C下保温碳热还原2h，待冷却到室温后制备得到可浮性纳米介孔零价铁碳材料。
[0025]制备得到的可浮性纳米介孔零价铁碳材料BET比表面积为273.2m2/g，总孔容为
0.51cm3/g，平均孔径为8.46nm，样品真密度1.01g/cm3。
[0026]以上结合附图对本发明的【具体实施方式】作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【主权项】
1.一种可浮性纳米介孔零价铁碳材料的制备方法，其特征在于:通过多组分协同自组装、萃取、升温碳化和碳热还原一步合成可浮性纳米介孔零价铁碳材料，具体步骤包括如下: (1)首先将P123或F127加入到体积比为1:2的乙醇-水溶液中搅拌至充分溶解，然后依次加入间苯二酚、Fe (NO3)3.9H20搅拌l~2h，最后加入甲醛在室温下充分搅拌6h制备得到间苯二酚-甲醛的酚醛树脂/铁络合物，其中间苯二酚、Fe(NO3)3.QH2O和甲醛摩尔质量比为 I:0.2-0.5:1~2； (2)将钠基膨润土中加入体积比为1:2的乙醇-水溶液形成质量百分比为10%钠基膨润土乙醇-水悬浮液，向步骤(I)得到的间苯二酚-甲醛的酚醛树脂/铁络合物混合液中滴加钠基膨润土乙醇-水悬浮液并充分搅拌6h后，然后在60°C温度条件下老化36~72h，混合液分两层，通过分液分离去除上清液，将下层黏稠溶胶在80°C热处理24h得到固体粉末； (3)将步骤(2)得到的粉末采用乙醇萃取2~3次； (4)将经萃取后的粉末通入N2保护，以2°C/min的升温速率升至温度为600?800°C保温碳化l~2h，然后以5°C /min的升温速率升至温度为1000~1200°C下保温碳热还原2~4h，待冷却到室温后制备得到可浮性纳米介孔零价铁碳材料。2.根据权利要求1所述的可浮性纳米介孔零价铁碳材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)中P123或F127的加入量与间苯二酚的摩尔比为0.01-0.02:1。3.根据权利要求1所述的可浮性纳米介孔零价铁碳材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中钠基膨润土与间苯二酚摩尔比为1~2:1。4.根据权利要求1所述的可浮性纳米介孔零价铁碳材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)中的队流量为0.5-1.0ml/min。
【专利摘要】本发明涉及一种可浮性纳米介孔零价铁碳材料的制备方法，属于材料制备技术领域。首先将P123或F127加入乙醇-水溶液中搅拌至充分溶解，然后加入间苯二酚、Fe(NO3)3·9H2O搅拌1~2h，最后加入甲醛制备得到间苯二酚-甲醛的酚醛树脂/铁络合物；将钠基膨润土中加入乙醇-水溶液形成钠基膨润土乙醇-水悬浮液，向得到的间苯二酚-甲醛的酚醛树脂/铁络合物混合液中滴加钠基膨润土乙醇-水悬浮液并充分搅拌，然后在60℃温度条件下老化36~72h，混合液分两层，通过分液分离去除上清液，将下层黏稠溶胶在80℃热处理24h得到粉末；将得到的粉末采用乙醇萃取2~3次；将经萃取后的粉末碳热还原制备得到可浮性纳米介孔零价铁碳材料。本发明增强了铁碳材料的反应活性同时解决填料板结失活问题。
【IPC分类】C02F1/70, C02F1/461, C02F1/28, C02F101/30
【公开号】CN105110424
【申请号】CN201510506414
【发明人】徐晓军, 李天国, 朱丽云, 刘树丽, 凤世林, 刘伟
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月18日