酚醛树脂基多孔炭的制备及应用研究进展_黄婧.doc

酚醛树脂基多孔炭的制备及应用研究进展_黄婧 ６０１ ０１ ）卷５年第１期（４６２０１ （）文章编号：９７３０１００６１１２０１５０１１６１００－－－ 酚醛树脂基多孔炭的制备及应用研究进展 文　婕２，江成发１，杨　文１黄　婧１， ＊ （）四川大学化学工程学院，西南石油大学化学化工学院，成都６成都６１．０６５；２．５００１０１０ 摘　要：其独特　酚醛树脂是一种常用的活性炭碳源， 的优势使其受到科研工作者的青睐。由于孔结构是影响活性炭性能和应用的主要因素，孔径调控是多孔炭制备过程的关键。常用的孔径调控方法有金属催化，添加造孔剂以及模板法。通过不同的造孔方法制备的酚醛树脂基多孔炭在环保、电化学、医药催化等领域有着广泛的用途。综述了酚醛树脂基多孔炭的制备和常用的孔径调控方法以及近年来主要的应用，并对其以后的研究和应用进行了展望。关键词：多孔炭；制备；孔径调控；应用　酚醛树脂；文献标识码：中图分类号：３．７１；ＴＢ３２１Ａ６１　Ｏ ／：９７３０．３９６９．ｉｓｓｎ．１００１１．２０１５．０１．００３ＤＯＩ１－ｊ ２ ／面积为１ｎｏｍ７３８ｍｃｏ　ｇ的酚醛树脂基多孔炭。Ｅｙ８］ 利用涂层技术将酚醛树脂和活化剂Ｚ等［ｌｎＣ２涂层于玻璃纤维上，该方法在５００的炭化温度下成功制备 出孔容明显高于商业活性炭的多孔炭纤维。 物理活化法也是一种常用的活化方法。最为常用 ９］ 在８的活化剂是水蒸气和二氧化碳。刘朗等［００的 温度下用水蒸汽活化法制备了一系列不同活化时间的 酚醛基多孔炭纤维，平均孔径分布在１．４～１．９３ｎｍ４ ２２ ／／。之间，比表面积可由１２５３０ｍ８５ｍ　　ｇ增大至２ｇ ［０］ 通过甲醛、苯酚聚合制备酚醛树脂，后经Ｓｉｎｈ等１ｇ２ ／ＣＯ０００ｍ　ｇ的微孔炭。２活化得到比表面积超过３ ［１］ 将线性酚醛树脂微球在空气中预氧化处理后Ｌｉ等１ 再进行水蒸气活化。预氧化处理使树脂微球表面增加 １　引　言 活性炭作为一种廉价易得的环境友好型固体吸附剂，被广泛应用到日常生产生活之中。活性炭的制备原料分为天然原料和人工合成聚合物两类。由于聚合物具有确定的大分子结构，其衍生炭具有孔结构可控以及性能可重复性。所以，以聚合物为前驱体制备多 １］ 。其中，酚醛树脂具孔炭材料越来越多地受到重视［ 有生产工艺成熟、价格低廉，且炭化收率高、杂质含量 ］２４－ 等优点而备受关注。低、易于活化成孔［ 大量新孔，利于活化剂进一步深入反应，显著促进了所 制备活性炭多孔结构的形成。图１给出了未经空气处理和经过空气处理后的活性炭ＳＥＭ图。 ２　酚醛树脂基多孔炭的制备 酚醛树脂基多孔炭的制备，首先是在惰性气体保 护下将酚醛树脂进行炭化。经过炭化后的活性炭孔隙结构简单，需要进一步活化，以增大其比表面积，拓宽孔道。活化方法包括化学法和物理法两类。化学法是将化学药品和活性炭混合，在惰性气体的保护下，经化 ５］ 。其中ＫＯＨ、学反应活化制备多孔炭的方法［ ＮａＯＨ、ＺｎＣｌ２为常用的活化剂。影响化学法所制备多 孔炭孔结构的主要因素是炭前驱体和化学试剂的比例，以及炭化温度等。一般情况下，ａＯＨ活ＫＯＨ和Ｎ化能使活性炭产生大量微孔，ｌＺｎＣ２活化能在相对低的温度下得到富含微孔和中孔的大比表面积多孔炭。 ［］ ｓｎｅｒ等６的研究结果表明，ＭｅｉＫＯＨ作为活化剂能制 ２／备出比表面积近３０００ｍ　ｇ的酚醛树脂基多孔炭。 ［７］ ＥｃｏａＯＨ作为活化剂也能制出比表ｎｏｍｙ等采用Ｎ ［１］ 图１　酚醛树脂基球形活性炭ＳＥＭ图１ Ｆｉ１ＳｂａｓＥＭｉｍａｅｓｏｆｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄ－　　　　　ｇｇｐ ［］１ ｃａｒｂｏｎｓｈｅｒｅｓ１　ｐ 预氧化反应促进酚醛树脂微球固化，提高了　　同时， 所制备球形活性炭的热稳定性。此外，清华大学康飞 ＊ ）国家自然科学青年基金资助项目（基金项目：：收到初稿日期２江成发，收到修改稿日期：通讯作者：０１４１４Ｅｌｉａｎｃｆｓｃｕ．ｅｄｕ．ｃｎ０４１１２００８１５ａｉ＠－－－－－ｍｊｇ：（），，，，，。作者简介黄　婧　１９８８－女四川内江人在读硕士师承江成发教授从事活性炭方面研究 黄　婧等：酚醛树脂基多孔炭的制备及应用研究进展 ７０１０１ ——超临界水活宇等采用一种新型的活化技术—化，制备出富含中孔的酚醛树脂基活性炭。该方法与传统水蒸气活化法相比，所制备活性炭具有更大的中孔孔容，且活化温度较低。 ［］１１２３－ 充当催化剂加快炭水反应。 清华大学康飞宇课题组在这方面做了大量工作 、、、、）。分别研究了掺杂金属Ｆ（见图２ｉＡＣａ的ｅＣｏＮｇ ］２１１７－ 。研究结果表明，酚醛树脂基多孔炭孔结构［添加 ３　酚醛树脂基多孔炭的孔径调控方法 素 ［］１１４５－ Ｆｅ的酚醛树脂基活性炭的孔径分布主要在３～５和 ２２］