專利名稱：一種調控碳化物衍生碳孔結構的方法
技術領域：
本發明屬于新型碳材料領域，特別涉及ー種多孔碳材料的制備方法。
背景技術：
碳化物衍生碳(⑶C)是ー種新型多孔碳材料。它是通過鹵素在高溫條件下將碳化物中的非碳原子以氣體鹵化物的形式帶走形成的。研究表明=CDC擁有的高比表面以及可控的孔結構使其在諸如儲氫、催化劑載體、分子篩、超級電容器等領域應用潛力巨大。目前，調控⑶C的孔結構主要有以下幾種方法(I)改變氯化反應溫度；(2)添加催化劑；(3)改變反應前驅體等。Alar Janes等人的研究發現,改變碳化物的氯化反應溫度可有效調控所得碳化物衍生碳的孔結構，但高溫條件下中孔的出現卻造成材料比表面的急劇降低。Jaan Leis等人在碳化鈦進行氯化反應時摻入了鐵族催化劑，結果造成所得CDC中出現了大量中孔，但材料的比表面卻急劇降低。上述方法雖對碳化物衍生碳的孔結構有較好的調控作用，但都存比表面在中孔結構出現時急劇降低的現象。

發明內容
本發明的目的在于提供ー種エ藝簡單、能有效解決碳化物衍生碳中獲得中孔時比表面急劇降低問題的調控碳化物衍生碳孔結構的方法。本發明的方法主要是以碳化鈦為反應原料，對其進行球磨預處理，再對預處理后的碳化鈦進行氯化反應。本發明的技術方案如下
(I)碳化鈦粉體的球磨預處理將碳化鈦粉體放入高能球磨機中進行球磨預處理,使碳化鈦粉體粒徑破碎細化至0. 6^1. 2 Um0球磨時的研磨體為GCrl5軸承鋼鋼球，鋼球與碳化鈦粉體的質量比(即球料比)為6 8:1，球磨機的轉速為24(T280轉/分，球磨時間為8 12小吋。為防止球磨期間碳化鈦粉體發生團聚，選用こ醇作為分散劑。(2)碳化鈦粉體的高溫鹵化處理將上述球磨后的碳化鈦粉體置于熔融石英管式爐中，抽真空至0. 05^1Pa后通入氬氣，將管式爐升溫至600 1000で，再通入氯氣，流速為2(T30ml/min，時間為f 3小時；反應結束后再次通入氬氣，利用氬氣流的沖刷作用去除碳化鈦粉體表面殘留的四氯化鈦等氯化物。冷卻至室溫后即可獲得擁有中孔結構高比表面的碳化物衍生碳。本發明與現有技術相比具有如下優點エ藝簡便，反應設備簡單，可對CDC的孔結構進行有效控制，有效解決中孔出現時比表面急劇降低的問題。


圖I是本發明實施例I所獲得碳化物衍生碳與未經球磨預處理所獲得的碳化物衍生碳氮氣吸附脫附曲線圖的對比。圖2是本發明實施例2所獲得碳化物衍生碳與未經球磨預處理所獲得的碳化物衍生碳氮氣吸附脫附曲線圖的對比。
圖3是本發明實施例3所獲得碳化物衍生碳與未經球磨預處理所獲得的碳化物衍生碳氮氣吸附脫附曲線圖的對比。
具體實施例方式實施例I
取粒度為800目的碳化鈦粉體20g放入高能球磨機，放入GCrl5軸承鋼鋼球120g，再放入Imlこ醇作為分散劑，球磨機的轉速為280轉/分，球 磨時間為8小吋。此時，碳化鈦粉體粒徑為約I. 2 Um0然后將上述碳化鈦粉體放入熔融石英管式爐中，抽真空至0. IPa后通入氬氣，將管式爐溫度升至600°C，通入氯氣，流速為20ml/min，時間為3. 0小時。反應結束后再通入氬氣，去除碳化鈦粉體表面殘留的氯化物，待溫度冷卻至室溫后，即獲得擁有中孔結構的高比表面碳化物衍生碳。如圖I所示，在高溫鹵化處理的エ藝過程及參數相同的情況下，本實施例所獲得碳化物衍生碳相比于未經球磨預處理所獲得的碳化物衍生碳有大量中孔結構的出現，同時保持著較高的比表面。實施例2
取粒度為800目的碳化鈦粉體20g放入高能球磨機，放入GCrl5軸承鋼鋼球160g，再放入Imlこ醇作為分散劑，球磨機的轉速為240轉/分，球磨時間為12小吋。此時，碳化鈦粉體粒徑為約0. 6 Um0然后將上述碳化鈦粉末放入熔融石英管式爐中，抽真空至0. 05Pa后通入氬氣。將管式爐溫度升至800°C，通入氯氣，流速為30ml/min，時間為1.0小吋。反應結束后再通入氬氣，去除碳化鈦粉體表面殘留的氯化物，待溫度降至室溫后，即可得到擁有中孔結構的高比表面碳化物衍生碳。如圖2所示，在高溫鹵化處理的エ藝過程及參數相同的情況下，本實施例所獲得碳化物衍生碳與未經球磨預處理所獲得的碳化物衍生碳相比，有大量中孔結構的出現，同時保持著較高的比表面。實施例3
取粒度為800目的碳化鈦粉體20g放入高能球磨機，放入GCrl5軸承鋼鋼球140g，再放入Imlこ醇作為分散劑，球磨機的轉速為260轉/分，球磨時間為10小吋。此時，碳化鈦粉體粒徑為約0. 9 Um0然后將上述碳化鈦粉末放入熔融石英管式爐中，抽真空至IPa后通入氬氣。將管式爐溫度升至1000°C，通入氯氣，流速為25ml/min，時間為2. 0小時。反應結束后再通入氬氣，去除碳化鈦粉體表面殘留的氯化物，待溫度降至室溫后，即可得到擁有中孔結構的高比表面碳化物衍生碳。如圖3所示，在高溫鹵化處理的エ藝過程及參數相同的情況下，本實施例所獲得碳化物衍生碳與未經球磨預處理所獲得的碳化物衍生碳相比，有大量中孔結構的出現，同時保持著較高的比表面。
權利要求
1. 一種調控碳化物衍生碳孔結構的方法，其特征在于 (O將碳化鈦粉體放入高能球磨機中將其粒徑破碎細化至O. 6^1. 2 μ m，研磨體為GCrl5軸承鋼鋼球，鋼球與碳化鈦粉體的質量比為6 8:1，加入乙醇作為分散劑，球磨機的轉速為240 280轉/分，球磨時間為8 12小時； (2)將上述球磨后的碳化鈦粉體放入熔融石英管式爐中，抽真空至O. 05^1Pa后，通入氬氣，將管式爐升溫至60(Tl000°C，再通入氯氣，流速為2(T30ml/min，時間為1 3小時；反應結束后再次通入氬氣，去除碳化鈦粉體表面殘留的四氯化鈦等氯化物，冷卻至室溫。
全文摘要
一種調控碳化物衍生碳孔結構的的方法，首先將碳化鈦粉體放入高能球磨機中，球磨時的球料比為6~8:1，球磨機的轉速為240~280轉/分，球磨時間為8~12小時，碳化鈦粉體粒徑被破碎細化至0.6~1.2μm；然后將上述球磨后的碳化鈦粉體放入熔融石英管式爐中，抽真空至0.05~1Pa后，通入氬氣，將管式爐升溫至600~1000℃，再通入氯氣，流速為20~30ml/min，時間為1~3小時，反應結束后再次通入氬氣，利用氬氣流的沖刷作用去除碳化鈦粉體表面殘留的四氯化鈦等氯化物，冷卻至室溫。本發明工藝簡便，反應設備簡單，可對CDC的孔結構進行有效控制，并能有效解決中孔出現時比表面急劇降低的問題。
文檔編號C01B31/02GK102786043SQ20121022895
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月4日 優先權日2012年7月4日
發明者周海朝, 張瑞軍, 徐江, 王建新, 陳鵬 申請人:燕山大學