专利名称：一种水热硼磷共渗提高多孔炭抗氧化性的方法
技术领域：
本发明为水热硼磷共渗提高多孔炭抗氧化性的方法，以多孔炭为原料，原料先后经洗涤除杂、水热硼磷共渗、高温热处理，使多孔炭的抗氧化性显著提高。
背景技术：
因具有特殊的孔结构、比表面积、丰富的表面化学结构、优良的机械性能等，多孔炭被广泛应用于化工、机械、电子、环保、催化等领域。需要指出地是，多孔炭抗氧化性的大小很大程度上制约着其在某些有氧领域的应用。因此，提高多孔炭的抗氧化性是目前研究的热点之一。通过添加磷、卤素、硼等氧化抑制剂，对内部基体进行改性，是提高多孔炭抗氧化性的常用方法，其中硼、磷是目前内部基体改性中常用的两种添加剂。目前，单独研究多孔炭渗硼或渗磷的文章较多，但多孔炭硼磷共渗以提高其抗氧化性的方法未见报道。另外， 多孔炭渗硼或渗磷，多通过固固混合或浸渍，因硼、磷难以进入多孔炭内部孔隙，故抗氧化性效果提升不明显。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明目的是提供一种水热硼磷共渗提高多孔炭抗氧化性的方法。本发明采用以下技术方案来实现上述目的一种水热硼磷共渗提高多孔炭抗氧化性的方法，以多孔炭为原料，经洗涤除杂、水热法硼磷共渗、高温热处理，制得抗氧化性显著提高的多孔炭；其特征在于制备方法如下(1)、将原料多孔炭先后经煮沸、超声水洗，干燥后粉碎备用；O)、将渗硼剂粉末与粉碎后的多孔炭混合均勻，置入水热反应釜中，再加入溶剂并混合均勻，将密封完好的反应釜放入烘箱中加热，然后自然冷却，洗涤，干燥；(3)、水热处理后的多孔炭在惰性气氛下进行高温热处理，制得抗氧化性提高的多孔炭。采用本发明的方法，经水热硼磷共渗后，多孔炭抗氧化性显著提高，氧化失重率大幅度降低。
具体实施例方式下面将结合具体实施例来详叙本发明的技术特点。实施例1将煤质多孔炭煮沸lOmin，超声水洗20min，以除去多孔炭中的杂质，并于110°C充分干燥，将干燥后的多孔炭粉碎备用。取粉碎后的多孔炭14. Og，与0. 7g氧化硼粉末混合均勻，添加到水热反应釜中，再加入30ml、质量浓度为50%的磷酸并混合均勻，将密封完好的反应釜放入150°C烘箱中加热6h，自然冷却，将产物洗涤，干燥；水热处理后的多孔炭在氮气气氛下以10°C /min升温至700°C，恒温5h，制得的多孔炭样品在500°C，停留0. 5h时的氧化失重率为沈.4% (质量百分数)，远小于渗硼前对应的59. 1%。实施例2将煤质多孔炭煮沸lOmin，超声水洗20min，以除去多孔炭中的杂质，并于110°C充分干燥，将干燥后的多孔炭粉碎备用。取粉碎后的多孔炭14. Og,与2. Ig氧化硼粉末混合均勻，添加到水热反应釜中，再加入30ml、质量浓度为50%的磷酸并混合均勻，将密封完好的反应釜放入150°C烘箱中加热6h，自然冷却，将产物洗涤，干燥；水热处理后的多孔炭在氮气气氛下以10°C /min升温至700°C，恒温5h，制得的多孔炭样品在500°C，停留0. 5h时的氧化失重率为19.3% (质量百分数)，远小于渗硼前对应的59. 1%。实施例3将煤质多孔炭煮沸lOmin，超声水洗20min，以除去多孔炭中的杂质，并于110°C充分干燥，将干燥后的多孔炭粉碎备用。取粉碎后的多孔炭14. Og，与4. 2g氧化硼粉末混合均勻，添加到水热反应釜中，再加入30ml、质量浓度为50%的磷酸并混合均勻，将密封完好的反应釜放入150°C烘箱中加热6h，自然冷却，将产物洗涤，干燥；水热处理后的多孔炭在氮气气氛下以10°C /min升温至700°C，恒温5h，制得的多孔炭样品在500°C，停留0. 5h时的氧化失重率为13. 8% (质量百分数)，远小于渗硼前对应的59. 1%。实施例4将煤质多孔炭煮沸30min，超声水洗60min，以除去多孔炭中的杂质，并于110°C充分干燥，将干燥后的多孔炭粉碎备用。取粉碎后的多孔炭14. Og,与2. Ig氧化硼粉末混合均勻，添加到水热反应釜中，再加入60ml、质量浓度为70%的磷酸并混合均勻，将密封完好的反应釜放入150°C烘箱中加热48h，自然冷却，将产物洗涤，干燥；水热处理后的多孔炭在氦气气氛下以10°C /min升温至700°C，恒温5h，制得的多孔炭样品在500°C，停留0. 5h时的氧化失重率为16. 7% (质量百分数)，远小于渗硼前对应的59. 1%。实施例5将煤质多孔炭煮沸30min，超声水洗60min，以除去多孔炭中的杂质，并于110°C充分干燥，将干燥后的多孔炭粉碎备用。取粉碎后的多孔炭14. Og,与2. Ig氧化硼粉末混合均勻，添加到水热反应釜中，再加入60ml、质量浓度为85%的磷酸并混合均勻，将密封完好的反应釜放入150°C烘箱中加热48h，自然冷却，将产物洗涤，干燥；水热处理后的多孔炭在氦气气氛下以10°C /min升温至700°C，恒温5h，制得的多孔炭样品在500°C，停留0. 5h对应的氧化失重率为15. 9% (质量百分数)，远小于渗硼前对应的59. 1%。实施例6将煤质多孔炭煮沸60min，超声水洗120min，以除去多孔炭中的杂质，并于110°C 充分干燥，将干燥后的多孔炭粉碎备用。取粉碎后的多孔炭14. Og,与2. Ig氧化硼粉末混合均勻，添加到水热反应釜中，再加入60ml、质量浓度为70%的磷酸并混合均勻，将密封完好的反应釜放入175°C烘箱中加热6h，自然冷却，将产物洗涤，干燥；水热处理后的多孔炭在氦气气氛下以10°C /min升温至800°C，恒温证，制得的多孔炭样品在500°C，停留0.证时的氧化失重率为14. 6% (质量百分数)，远小于渗硼前对应的59. 1%。实施例7将煤质多孔炭煮沸60min，超声水洗120min，以除去多孔炭中的杂质，并于110°C 充分干燥，将干燥后的多孔炭粉碎备用。取粉碎后的多孔炭14. Og,与2. Ig氧化硼粉末混合
4均勻，添加到水热反应釜中，再加入30ml、质量浓度为70%的磷酸并混合均勻，将密封完好的反应釜放入200°C烘箱中加热12h，自然冷却，将产物洗涤，干燥；水热处理后的多孔炭在氩气气氛下以10°C /min升温至800°C，恒温5h，制得的多孔炭样品在500°C，停留0. 5h时的氧化失重率为11. 2% (质量百分数)，远小于渗硼前对应的59. 1%。实施例8将煤质多孔炭煮沸60min，超声水洗120min，以除去多孔炭中的杂质，并于110°C 充分干燥，将干燥后的多孔炭粉碎备用。取粉碎后的多孔炭14. Og,与2. Ig氧化硼粉末混合均勻，添加到水热反应釜中，再加入30ml、质量浓度为85%的磷酸并混合均勻，将密封完好的反应釜放入200°C烘箱中加热48h，自然冷却，将产物洗涤，干燥；水热处理后的多孔炭在氩气气氛下以10°C /min升温至950°C，恒温48h，制得的多孔炭样品在500°C，停留0.证时的氧化失重率为9. 0% (质量百分数)，远小于渗硼前对应的59. 1%。实施例9将煤质多孔炭用沸水洗涤lOmin，超声水洗20min，以除去多孔炭的杂质，并于 110°c充分干燥，将干燥后的多孔炭粉碎备用。取粉碎后的多孔炭14. Og,与3. 9g氧化硼粉末混合均勻，添加到水热反应釜中，加入30ml、质量浓度为85%的磷酸并混合均勻，将密封完好的反应釜放入200°C烘箱中加热72h，自然冷却，将产物洗涤，干燥；水热处理后的多孔炭在氩气气氛下以10°C /min升温至900°C，恒温5h，制得的多孔炭样品在500°C，停留0. 5h 时的氧化失重率为8. 9% (质量百分数)，远小于渗硼前对应的59. 1%。实施例10将煤质多孔炭用沸水洗涤lOmin，超声水洗20min，以除去多孔炭的杂质，并于 110°c充分干燥，将干燥后的多孔炭粉碎备用。取粉碎后的多孔炭14. Og，与3. 9g氧化硼粉末混合均勻，添加到水热反应釜中，之后加入30ml、质量浓度为85%的磷酸并混合均勻，将密封完好的反应釜放入200°C烘箱中加热96h，自然冷却，将产物洗涤，干燥；水热处理后的多孔炭在氮气气氛下以10°C /min升温至900°C，恒温证，制得的多孔炭样品在500°C，停留 0. 5h的氧化失重率为4. 9% (质量百分数)，远小于渗硼前对应的59. 1%。实施例11将石油焦质多孔炭，用沸水洗涤lOmin，超声水洗20min，以除去多孔炭的杂质，并于110°c充分干燥，将干燥后的多孔炭粉碎备用。取粉碎后的多孔炭5. 00g，与1.39g氧化硼粉末混合均勻，添加到水热反应釜中，之后加入30ml、质量浓度为85%的磷酸并混合均勻， 将密封完好的反应釜放入200°C烘箱中加热96h，自然冷却，洗涤，干燥；水热处理后的多孔炭在氮气气氛下以10°C/min升温至900°C，恒温证，制得的多孔炭样品在500°C，停留0. 5h 的氧化失重率为6. 1 % (质量百分数)，远低于渗硼前93. 8%的氧化失重率。实施例12将活性炭纤维洗涤、干燥、剪成约0. 5cmX0. 5cm的块状备用。取活性炭纤维1. Og, 与3. 9g氧化硼粉末混合均勻，添加到水热反应釜中，再加入30ml、质量浓度为85%的磷酸并混合均勻，将密封完好的反应釜放入200°C烘箱中加热96h，自然冷却，将产物洗涤，干燥；水热处理后的多孔炭在氮气气氛下以10°C /min升温至900°C，恒温证。改性后样品在 500°C，停留0. 5h时的氧化失重率为23. (质量百分数)，远低于渗硼前对应的82. 8%。实施例13
将椰壳多孔炭用沸水洗涤lOmin，超声水洗20min，以除去多孔炭中的杂质，并于 110°c充分干燥，将干燥后的多孔炭粉碎备用。取粉碎后的多孔炭14. Og，与3. 9g氧化硼粉末混合均勻，添加到水热反应釜中，再加入30ml、质量浓度为85%的磷酸并混合均勻，将密封完好的反应釜放入200°C烘箱中加热96h，自然冷却，将产物洗涤，干燥；水热处理后的多孔炭在氮气气氛下以10°C /min升温至900°C，恒温证。改性后样品在500°C，停留0. 5h时的氧化失重率为27. 2% (质量百分数)，远低于渗硼前对应的90. 2%。
权利要求
1.一种水热硼磷共渗提高多孔炭抗氧化性的方法，以多孔炭为原料，经洗涤除杂、水热法硼磷共渗、高温热处理，制得抗氧化性显著提高的多孔炭；其特征在于制备方法如下(1)、将原料多孔炭先后经煮沸、超声水洗，干燥后粉碎备用；O)、将渗硼剂粉末与粉碎后的多孔炭混合均勻，置入水热反应釜中，再加入溶剂并混合均勻，将密封完好的反应釜放入烘箱中加热，然后自然冷却，洗涤，干燥；(3)、水热处理后的多孔炭在惰性气氛下进行高温热处理，制得抗氧化性提高的多孔炭。
2.根据权利要求1所述的一种水热硼磷共渗提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于渗硼剂为氧化硼，用量为干燥粉碎后的多孔炭质量的5 30%。
3.根据权利要求2所述的一种水热硼磷共渗提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于水热溶剂为磷酸溶液，其质量浓度为50 85%。
4.根据权利要求3所述的一种水热硼磷共渗提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于原料多孔炭煮沸时间为10 60min。
5.根据权利要求4所述的一种水热硼磷共渗提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于超声水洗时间为20 120min。
6.根据权利要求5所述的一种水热硼磷共渗提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于将盛有多孔炭、氧化硼和磷酸溶液且密封完好的反应釜放入温度为150 200°C的烘箱中加热6 96h。
7.根据权利要求6所述的一种水热硼磷共渗提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于水热渗硼后的多孔炭热处理温度为700 950°C。
8.根据权利要求7所述的一种水热硼磷共渗提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于多孔炭热处理在氮气、氦气或氩气中进行。
9.根据权利要求8所述的一种水热硼磷共渗提高多孔炭抗氧化性的方法，其特征在于多孔炭为煤质多孔炭、石油焦质多孔炭、活性炭纤维或椰壳多孔炭。
全文摘要
一种水热硼磷共渗提高多孔炭抗氧化性的方法，属于化工和材料科学技术领域中的材料腐蚀与抗氧化防护范畴。本发明的特征是以多孔炭为原料，经洗涤除杂、水热硼磷共渗、高温热处理，制得抗氧化性显著提高的多孔炭。本发明的效果和优点是通过水热硼磷共渗，可显著提高多孔炭的抗氧化性，改性后多孔炭的抗氧化性可以满足大多数使用场合的要求。
文档编号C01B31/02GK102502577SQ20111032924
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者吴明铂, 朱文慧, 李士斌, 梁吉雷, 滕传亮, 谭明慧, 郑经堂, 郭宁 申请人:中国石油大学(华东)