一种多孔碳纳米管-炭球形复合材料的制备方法_2

文档序号:8506930阅读:来源:国知局
四锭均为市售; 作为可选择的原料,市售的其他碳纳米管和热固性树脂同样适用于本发明。吸附性能对比 所用的活性炭及大孔吸附树脂均为市售。
[0042] 自制碳纳米管是按照文献[1]中的方法制备的,[1]肖旭.固定床法大批量制备 碳纳米管的研究[硕±论文].北京:清华大学,2002.自制碳纳米管在用于下述实施例前 需进行如下预处理;首先称取自制碳纳米管lOg放入行星式球磨机中,W6(K)rpm的速率球 磨30min;将球磨后的碳纳米管放入体积浓度1 %的氨氣酸水溶液中浸泡2化,然后用去离 子水清洗3次后加入到浓硫酸和浓硝酸(体积比为3 : 1)的混合酸中回流反应化,再用去 离子水清洗至PH值为6. 5,最后真空干燥。
[0043] 实施例1
[0044] (1)称取Ig自制碳纳米管置于30mL己醇水溶液(己醇的体积浓度为60% )中超 声分散60min;
[0045] 似称取2g液态酪醒树脂溶于20mL己醇中得树脂稀释液,其中液态酪醒树脂的质 量浓度为11. 2% ;将超声分散后的碳纳米管加入到树脂稀释液中,超声揽拌30min,得碳纳 米管的均匀悬浮液,然后添加0. 3g对甲苯横酷氯后充分揽拌,得成球液;
[0046] (3)量取密度为0. 95g/cm3的硅油500mL置于容器底部,量取密度为0. 83g/cm3的 液体石蜡油500mL置于硅油之上,形成两层油浴,在烘箱中预热至70°C;选择17号针头(单 个液滴的直径约1. 5mm),用点胶机W1滴/s的速度将成球液滴入两层油浴中悬浮固化化, 进行分离、洗漆,在烘箱中120°C下保温化,得复合小球;
[0047] (4)复合小球在旋转炭化炉中的氮气气氛下,由室温W2°C/min升温至350°C,然 后WrC/min升温至550°C,最后W3°C/min升至终温700°C,在700°C保温比;炭化结束 后,通入水蒸气在850°C下活化45min,得活化小球;
[0048] (5)将活化小球置于质量浓度5%的化OH水溶液中浸泡化,然后用去离子水清洗 至抑值为6. 5后在60°C下真空干燥,得到多孔碳纳米管-炭球形复合材料(1#)。
[0049] 本实施例制备的多孔碳纳米管-炭球形复合材料的平均粒径为1. 4mm,比表面积 为685mVg,中孔孔容为0. 56cmVg。
[0050] 上述制备的多孔碳纳米管-炭球形复合材料的扫描电镜照片如图1所示,由图可 见,其表面有很多大孔,便于吸附时溶质向内部扩散。
[0化1] 实施例2
[0化引 (1)称取Ig自制碳纳米管置于30mL己醇水溶液(己醇的体积浓度为60% )中超 声分散60min;
[005引 似称取6g液态酪醒树脂溶于20mL己醇中得树脂稀释液,其中液态酪醒树脂的质 量浓度为27. 5% ;将超声分散后的碳纳米管加入到树脂稀释液中,超声揽拌60min,得碳纳 米管的均匀悬浮液,然后添加0. 6g对甲苯横酷氯后充分揽拌,得成球液;
[0化4] (3)量取密度为0. 95g/cm3的硅油500血置于容器底部,量取密度为0. 83g/cm3 的液体石蜡油300mL置于硅油之上,形成两层油浴,在烘箱中预热至65°C;选择19号针头 (单个液滴的直径约1. 1mm),用点胶机W1滴/s的速度将成球液滴入两层油浴中悬浮固化 2. 5h,进行分离、洗漆,在烘箱中150°C下保温化,得复合小球;
[0化5] (4)复合小球在旋转炭化炉中的氮气气氛下,由室温WrC/min升温至350°C,然 后W2°C/min升温至550°C,最后W4°C/min升至终温650°C,在650°C保温化;炭化结束 后,通入水蒸气在800°C下活化90min,得活化小球;
[0化6] (5)将活化小球置于质量浓度5%的化OH水溶液中浸泡化,然后用去离子水清洗 至抑值为6. 5后在70°C下真空干燥,得到多孔碳纳米管-炭球形复合材料(2#)。
[0057] 本实施例制备的多孔碳纳米管-炭球形复合材料的平均粒径为1. 0mm,比表面积 为339m2/g,中孔孔容为0. 32cmVg。
[005引上述制备的多孔碳纳米管-炭球形复合材料内部的扫描电镜照片如图2所示,由 图可见,包裹了炭的碳纳米管互相缠绕、搭接,形成了微孔和中孔,也有少量大孔。
[0059] 实施例3
[0060] (1)称取2g自制碳纳米管置于40血己醇水溶液(己醇的体积浓度为60% )中超 声分散120min;
[0061] 似称取1. 5g液态酪醒树脂溶于20mL己醇中得树脂稀释液,其中液态酪醒树脂的 质量浓度为8. 7%;将超声分散后的碳纳米管加入到树脂稀释液中,超声揽拌90min,得碳纳 米管的均匀悬浮液,然后添加0. 24g对甲苯横酷氯后充分揽拌,得成球液;
[00创 做量取密度为0. 95g/cm3的硅油300血置于容器底部,量取密度为0. 91g/cm3的 豆油300血置于硅油之上,再量取密度为0. 83g/cm3的液体石蜡油500血置于硅油之上,形 成S层油浴,在烘箱中预热至70°C;选择17号针头(单个液滴的直径约1.5mm),用点胶机 W3滴/s的速度将成球液滴入=层油浴中悬浮固化化,进行分离、洗漆,在烘箱中180°C下 保温化,得复合小球;
[006引 (4)复合小球在旋转炭化炉中的氣气气氛下,由室温W3°C/min升温至350°C,然 后W4°C/min升温至550°C,最后W5°C/min升至终温600°C,在600°C保温化;炭化结束 后,通入水蒸气在800°C下活化60min,得活化小球;
[0064] (5)将活化小球置于质量浓度5%的化OH水溶液中浸泡化,然后用去离子水清洗 至抑值为6. 5后在70°C下真空干燥,得到多孔碳纳米管-炭球形复合材料(3#)。
[00化]本实施例制备的多孔碳纳米管-炭球形复合材料的平均粒径为1. 4mm,比表面积 为837mVg,中孔孔容为0. 78cmVg。
[0066] 上述制备的多孔碳纳米管-炭球形复合材料的透射电镜照片如图3所示,由图可 见,树脂热解留下的炭包裹在碳纳米管周围,活化后仍然有一定的残留,该些包裹了炭的碳 纳米管互相搭接,不仅形成了良好的多级孔结构,也具有一定的强度。
[0067] 实施例4
[0068] (1)称取Ig市售碳纳米管置于40血己醇水溶液(己醇的体积浓度为80% )中超 声分散120min;
[0069] (2)称取4g液态酪醒树脂溶于20mL己醇中得树脂稀释液,其中液态酪醒树脂的质 量浓度为20. 2% ;将超声分散后的碳纳米管加入到树脂稀释液中,超声揽拌60min,得碳纳 米管的均匀悬浮液,然后添加0. 48g对甲苯横酷氯后充分揽拌,得成球液;
[0070] (3)量取密度为0. 95g/cm3的硅油500mL置于容器底部,量取密度为0. 83g/cm3的 液体石蜡油500mL置于硅油之上,形成两层油浴,在烘箱中预热至60°C;选择19号针头(单 个液滴的直径约1. 1mm),用点胶机W1滴/s的速度将成球液滴入两层油浴中悬浮固化化, 进行分离、洗漆,在烘箱中160°C下保温化,得复合小球;
[007U(4)复合小球在旋转炭化炉中的氮气气氛下,由室温WrC/min升温至350°C,然 后W2°C/min升温至550°C,最后W3°C/min升至终温650°C,在650°C保温比;炭化结束 后,随炉冷却至200°CW下,经KOH溶液浸泡、干燥,重复进行浸泡和干燥至复合小球中KOH 含量为40%,然后在900°C下活化120min,得活化小球;
[007引 (5)将活化小球置于质量浓度1 %的肥1水溶液中浸泡化,然后用去离子水清洗至 抑值为6. 5后在70°C下真空干燥,得到多孔碳纳米管-炭球形复合材料(4#)。
[0073] 本实施例制备的多孔碳纳米管-炭球形复合材料的平均粒径为1. 0mm,比表面积 为393m2/g,中孔孔容为0. 22cmVg。
[0074] 实施例5
[00巧](1)称取Ig自制碳纳米管置于40血己醇水溶液(己醇的体积浓度为60% )中超 声分散120min;
[0076] (2)称取3g液态酪醒树脂溶于20mL己醇中得树脂稀释液,其中液态酪醒树脂的质 量浓度为15.9% ;将超声分散后的碳纳米管加入到树脂稀释液中,超声揽拌45min,得碳纳 米管的均匀悬浮液,然后
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