多孔碳及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多孔碳及其制備方法。根據(jù)本發(fā)明的多孔碳是由具有包含金屬和氧的組成的碳化物得到的。根據(jù)本發(fā)明的多孔碳同時包括微孔和介孔，并且具有大的比表面積，而因此可以有利地用于多個領(lǐng)域。
【專利說明】多孔碳及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多孔碳及其制備方法。更具體而言，本發(fā)明涉及具有大的比表面 積的高度多孔碳，及其制備方法。本申請要求于2012年7月27日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的 韓國專利申請第10-2012-0082714號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容以引用的方式并入到本文中。

【背景技術(shù)】
[0002] 碳材料為應(yīng)用于許多不同工業(yè)（例如，催化劑、燃料電池、二次電池的電極材料、 超級電容、復(fù)合材料、氣敏元件、太陽能電池、多種電子器件等）的非常有用的材料。碳以大 量不同的形式應(yīng)用。
[0003] 具體而言，碳纖維、碳納米管等具有非常優(yōu)異的機械性能，同時具有高的導(dǎo)電性， 而對于具有非常高比表面積的活性炭或無定形炭，由于高度的多孔性和穩(wěn)定性，在燃料電 池和二次電池的電極材料領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研宄。以及，其作為用于燃料（如烴或氫等） 的氣體存儲材料或作為可以純化污染區(qū)域或純化有害氣體（如二氧化碳等）的分離體引起 關(guān)注。
[0004] 近來，由碳化物得到的碳（CDC)被研宄作為多孔碳材料，并且其受到大量的關(guān)注 (Gogotsi et al.1997J. Mater. Chem. 7:1841-1848 ；Boehm et al.Proc. 12th Biennial Conf. on Carbonl49_150(Pergamon，Oxford, 1975)。大部分無定形 CDC 具有 2nm 以下的微 孔，據(jù)報道其選擇性的產(chǎn)生理想地適合于氫存儲的〇. 6?0. 9nm的孔。
[0005] 然而，在多種工業(yè)中，如半導(dǎo)體或重氣體存儲、醫(yī)療或潤滑劑吸附劑的吸附體等也 大量需求2nm以上的介孔。
[0006] 近來，控制孔的體積和控制比表面積和孔徑作為更重要的性能而引起注意。因此， 為了控制孔，使用多種原料嘗試CDC的合成。作為CDC的原料，使用大部分的碳化物，如TiC、 ZrC、WC、SiC、TaC、B4C、HfC、Al4C3等，但是沒有得到根據(jù)碳化物的金屬原子的種類的顯著的 結(jié)果，還沒有報道可以形成2nm以上的介孔的⑶C。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 技術(shù)問題
[0008] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供包含微孔和介孔且具有 高比表面積的多孔碳。
[0009] 本發(fā)明的另一目的是提供制備所述多孔碳的方法。
[0010] 技術(shù)方案
[0011] 本發(fā)明提供了由具有由下面的通式1表示的組成的碳化物得到的多孔碳：
[0012] [通式 1]
[0013] M(CxOy)
[0014] (在通式1中，M為選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬；
[0015] X 為 0.6 至 0.99,以及 y 為 0.01 至 0.4)。
[0016] 本發(fā)明還提供了由具有由下面的通式2表示的組成的碳化物得到的多孔碳：
[0017] [通式 2]
[0018] M(CxOyAz)
[0019] (在通式2中，M為選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬；
[0020] A為硼⑶或氫⑶；
[0021] X 為 0· 6 至 0· 99, y 為 0· 01 至 0· 4,以及 z 為 0· 01 至 0· 4)。
[0022] 本發(fā)明還提供了制備多孔碳的方法，其包括如下步驟：
[0023] 使選自11、￥、0、21'、他、1〇、1、!^、了&金屬和其氧化物中的至少一種金屬源與碳 源混合；
[0024] 加熱所述混合物以形成碳化物；
[0025] 使所述碳化物與鹵素氣體反應(yīng)；和
[0026] 在氫氣氛圍下加熱所述反應(yīng)混合物。
[0027] 有益效果
[0028] 通過同時包含具有2nm或更大的尺寸的介孔和具有小于2nm的微孔，本發(fā)明的多 孔碳可以有利地用于需要相對大孔的多種應(yīng)用領(lǐng)域和需要小孔的領(lǐng)域。
[0029] 并且，根據(jù)本發(fā)明的多孔碳的制備方法，通過控制碳化物的各組分的組成比，可以 簡單的方法容易地制備具有多種尺寸孔和比表面積的多孔碳。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1為顯示根據(jù)實施例1至4制備的碳化物的XRD結(jié)果的圖。
[0031] 圖2為顯示在根據(jù)實施例1至4制備的碳化物的XRD中的（111)峰位移的圖。
[0032] 圖3a為顯示根據(jù)實施例1至4和對比實施例1制備的多孔碳的微孔和介孔的體 積的圖。
[0033] 圖3b為顯示根據(jù)實施例1至4和對比實施例1制備的多孔碳的比表面積的圖。
[0034] 圖4為顯示根據(jù)實施例5至8制備的碳化物的XRD結(jié)果的圖。
[0035] 圖5為顯示根據(jù)在根據(jù)實施例5至8制備的碳化物的XRD中的晶格常數(shù)的變化的 (111)峰位移的圖。
[0036] 圖6a為顯示根據(jù)實施例5至8制備的多孔碳的微孔和介孔的體積的圖。
[0037] 圖6b為顯示根據(jù)實施例5至8制備的多孔碳的比表面積的圖。
[0038] 圖7為顯示根據(jù)實施例9至14制備的碳化物的XRD結(jié)果的圖。
[0039] 圖8為顯示在根據(jù)實施例9至14制備的碳化物的XRD中的（111)峰位移的圖。 [0040] 圖9a為顯示根據(jù)實施例9至14制備的多孔碳的微孔和介孔的體積的圖。
[0041] 圖9b為顯不根據(jù)實施例9至14制備的多孔碳的比表面積的圖。

【具體實施方式】
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的多孔碳是由具有通過下面通式1表示的組成的碳 化物得到的。
[0043] [通式 1]
[0044] M(CxOy)
[0045] (在通式1中，M為選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬；
[0046] X 為 0.6 至 0.99,以及 y 為 0.01 至 0.4)。
[0047] 根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的多孔碳是由具有通過下面通式2表示的組成的碳 化物得到的。
[0048] [通式 2]
[0049] M(CxOyAz)
[0050] (在通式2中，M為選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬；
[0051] A為硼⑶或氫⑶；
[0052] X 為 0. 6 至 0. 99, y 為 0. 01 至 0. 4,以及 z 為 0. 01 至 0. 4)。
[0053] 并且，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的制備多孔碳的方法包括如下步驟：使選自由 選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta的金屬和其氧化物中的至少一種金屬源與碳源混合； 加熱混合物以形成碳化物；使所述碳化物與齒素氣體反應(yīng)；并在氫氣氛圍下加熱所述反應(yīng) 混合物。
[0054] 在下文中，將參照附圖詳細(xì)地解釋根據(jù)本發(fā)明的多孔碳和其制備方法。
[0055] 多孔碳
[0056] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了從具有由以下通式1表示的組成的碳化物得到的 多孔碳。
[0057] [通式 1]
[0058] M(CxOy)
[0059] (在通式1中，M為選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬；
[0060] X 為 0.6 至 0.99,以及 y 為 0.01 至 0.4)。
[0061] 在通式1的組成中，金屬（M)可以為選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至 少一種；
[0062] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，所述金屬（M)可以為Ti。
[0063] 在通式1中，X為碳的摩爾比，以及可以具有寬的組成范圍，因為碳空位（vacancy) 是穩(wěn)定的。以及，y為氧的摩爾比，具有相對小的組成范圍，以及如果y大于〇. 4,其余的未 反應(yīng)的氧可以生成氧化物，如Ti2O3等。
[0064] 由于具有由以下通式1表示的組成的碳化物允許在晶體中根據(jù)金屬和氮的尺寸 或結(jié)合能力而存在空位，因此，M: (CxOy)可具有非化學(xué)計量組成。
[0065] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，X可以為0. 6至0. 99,優(yōu)選0. 6至0. 9,更優(yōu)選0. 6至 0. 8。以及，y可以為0. 01至0. 4,優(yōu)選為0. 1至0. 4,更優(yōu)選0. 2至0. 4。
[0066] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，金屬（M)可為包含Ti和其他金屬（M'）原子（即， 選自￥、0、21"、他、]?〇、1、!^和了3中的至少一種）的復(fù)合金屬。其中，通式1的碳化物可由 以下通式Ia表示。
[0067] [通式 la]
[0068] (TiJ a) (CxOy)
[0069] (在通式Ia中，Μ'為選自V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬；
[0070] a 為 0· 01 至 0· 3, X 為 0· 6 至 0· 99,以及 y 為 0· 01 至 0· 4)。
[0071] 在通式Ia的組成中，a表示M'的摩爾比，X表示碳的摩爾比，以及y表示氧的摩爾 比。
[0072] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，a可以為0.01至0.3,優(yōu)選0.01至0.2。以及，x可 以為0. 6至0. 99,優(yōu)選0. 6至0. 7。以及，y可以為0. 01至0. 4,優(yōu)選為0. 1至0. 4,更優(yōu)選 0. 2 至 0. 4。
[0073] 由通式Ia表示的碳化物可為置換固溶體，其中金屬（M)包括Ti以及選自Ti、V、 Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種取代地局部在Ti位點插入。
[0074] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，通式1或通式Ia的碳化物可為僅由金屬、氧和碳組 成的固溶體化合物。
[0075] 根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，碳化物可為置換固溶體或間隙固溶體，其中，在通式 1中，氫（H)或硼（B)中的至少一種置換地或填隙地局部插入氧位點。
[0076] 在氧原子被氫（H)或硼（B)中的至少一種以置換的形式或填隙的形式取代的情況 下，所述碳化物可具有由以下通式2表示的組成。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的多孔 碳可為從具有由以下通式2表示的組成的碳化物得到的多孔碳。
[0077] [通式 2]
[0078] M(CxOyAz)
[0079] (在通式2中，M為選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬；
[0080] A為硼⑶或氫⑶；
[0081] X 為 0· 6 至 0· 99, y 為 0· 01 至 0· 4,以及 z 為 0· 01 至 0· 4)。
[0082] 在通式2的組成中，X表示碳的摩爾比，y表示氧的摩爾比，以及z表示硼或氫的摩 爾比。
[0083] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，X可以為0.6至0.99,優(yōu)選0.6至0.7。以及，y可 以為0. 01至0. 4,優(yōu)選為0. 1至0. 4,更優(yōu)選0. 2至0. 4。以及，Z可以為0. 01至0. 4,優(yōu)選 0. 01 至 0. 3。
[0084] 本發(fā)明的多孔碳是碳化物衍生炭（⑶C)。所述碳化物衍生炭是通過使碳化物與含 有鹵素的氣體進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)以除去碳化物中碳之外的原子而制備的炭，與現(xiàn)有的活性炭 相比，其作為儲氫材料和電極材料顯示出令人滿意的物理性質(zhì)，因此其引起關(guān)注。
[0085] 對于碳化物衍生炭，盡管具有2nm以下微孔的多孔碳化物衍生炭是已知的，但是 并不容易形成包括2nm以上尺寸的介孔的各種尺寸的孔。
[0086] 如此處所采用的，微孔是指直徑小于大約2nm的孔，以及介孔是指直徑在大約2nm 以上（例如，大約2至50nm)的孔。
[0087] 在本發(fā)明的多孔碳的表面上，形成了包括微孔和介孔的多種孔。
[0088] 如上面所解釋的，由于本發(fā)明的多孔碳既包括小于2nm的微孔又包括2nm以上的 介孔，因此其可以有利地用于各種應(yīng)用領(lǐng)域，包括需要相對大孔的領(lǐng)域，如比氫氣重的氣體 的貯存、醫(yī)療或潤滑吸附劑的吸附體、催化劑、大容量電容器的電極、過濾器等，以及如氫氣 的較輕氣體的貯存和吸附。
[0089] 以及，基于多孔碳的總體積，包括微孔和介孔的孔的體積比可以為60%以上，例 如，約60%至約85%，優(yōu)選約70%至約85%。通過從0至1大氣壓引入氮氣并將吸附的氮 氣的量轉(zhuǎn)換成體積，同時保持固定的溫度，例如，使用液氮保持在77K，來測量孔的體積。其 中，基于充滿氣體的孔，通過用孔的體積除以總體積可以計算孔的體積比。
[0090] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，在多孔碳中，具有小于2nm直徑的微孔可為約0. 001 至約I. 5cm3/g，優(yōu)選約0. 01至約I. 2cm3/g，具有2nm以上直徑的介孔可為約0. 01至約 2. 5cm3/g，優(yōu)選約 0· 1 至約 2. 3cm3/g。
[0091] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，多孔碳可以具有約400m2/g以上，例如，約400至約 4, 000m2/g，優(yōu)選約500至約3, 500m2/g的比表面積。假定在從0大氣壓至1大氣壓引入氮 氣的同時在各壓力條件下氮氣被吸附為單分子層，同時保持固定溫度，例如，使用液氮保持 在77K，通過以下公式1可計算比表面積。
[0092] [公式 1]
[0093] SSA = V單 /22400* σ *N = 4. 35V單
[0094] (SSA =比表面積[m2/g]，V#=測量的每克孔的吸附為單分子層的氮氣的體積[m3/ g]，22400 = 1摩爾氮氣的體積[m3/mol], σ =氮的橫截面積[m2/原子]，N =阿佛加德羅 常數(shù)[原子/mol])。
[0095] 如在下文中詳細(xì)描述，所述多孔碳可以通過如下方法獲得：使選自由選自Ti、V、 Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta的金屬和其氧化物中的至少一種金屬源與碳源混合，加熱所述混 合物以形成碳化物，和除去碳之外的原子。
[0096] 多孔碳的制各方法
[0097] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括以下步驟的制備多孔碳的方法：使選自 由選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta的金屬和其氧化物中的至少一種金屬源與碳源混 合；加熱所述混合物以形成碳化物；使所述碳化物與齒素氣體反應(yīng)；并在氫氣氛圍下加熱 所述反應(yīng)混合物。
[0098] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述碳化物可具有由以下通式1表示的組成。
[0099] [通式 1]
[0100] M(CxOy)
[0101] 在通式1中，M為選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬；
[0102] X 為 0.6 至 0.99,以及 y 為 0.01 至 0.4。
[0103] 在通式1的組成中，金屬（M)可以為選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至 少一種；
[0104] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，所述金屬（M)可以為鈦（Ti)。
[0105] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，金屬（M)可為包含Ti和其他金屬（M'）原子（即， 選自V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種）的復(fù)合金屬。
[0106] 其中，通式1的碳化物可由以下通式Ia表示。
[0107] [通式 la]
[0108] (TH)(CxOy)
[0109] 在通式Ia中，Μ'為選自V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬；
[0110] a 為 0· 01 至 0· 3, X 為 0· 6 至 0· 99,以及 y 為 0· 01 至 0· 4。
[0111] 在通式Ia的組成中，a表示M'的摩爾比，X表示碳的摩爾比，以及y表示氧的摩爾 比。
[0112] 在通式1或通式Ia的碳化物中，所述碳化物可為固溶體粉末。
[0113] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，在使金屬或其氧化物與碳源混合的步驟中，可以進(jìn) 一步添加和混合氫（H)源或硼（B)源。所述氫源或硼源氧源可為氣體、液態(tài)或固態(tài)元素或 分子，只要其包括氫或硼即可。以及，可以使用氧化物、水合物（hydrate)或金屬化合物等 而沒有特殊的限制，只要其包括氫或硼即可。
[0114] 在使金屬或其氧化物與碳源混合的步驟中，在進(jìn)一步加入和混合氫（H)源或硼 (B)源的情況下，碳化物可具有由以下通式2表示的組成。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方 式的多孔碳可為從具有由以下通式2表示的組成的碳化物得到的多孔碳。
[0115] [通式 2]
[0116] M(CxOyAz)
[0117] 在通式2中，M為選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬；
[0118] A為硼⑶或氫⑶；
[0119] X 為 0· 6 至 0· 99, y 為 0· 01 至 0· 4,以及 z 為 0· 01 至 0· 4。
[0120] 在通式2的組成中，X表示碳的摩爾比，y表示氧的摩爾比，以及z表示硼或氫的摩 爾比。
[0121] 通式1、Ia和2的細(xì)節(jié)如在上述的多孔碳中所解釋。
[0122] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，在使選自金屬和其氧化物的至少一種金屬源與碳源 混合的步驟的同時或在該步驟之后，可進(jìn)行粉碎步驟。例如，可使用高能球磨機進(jìn)行所述粉 碎步驟。通過使用高能球磨機，可以將金屬源和碳源的混合物更均勻地混合，并且由于用比 常規(guī)球磨機更高的能量來粉碎混合物，所以可以提高缺陷的量從而穩(wěn)定地在大約800至大 約1600°C的溫度下制備碳化物固溶體粉末，該溫度低于常規(guī)的碳化物粉末的制備溫度（大 約1700至大約2200 °C )。
[0123] 當(dāng)使用高能球磨機，例如，使用如超微磨碎機、行星式磨機或水平軋機等設(shè)備進(jìn)行 粉碎時，優(yōu)選以大約10:1以上的BPR(球粉比）以及大約50rpm以上的粉磨速度進(jìn)行干式 粉碎。
[0124] 加熱混合物以形成碳化物的步驟可在大約800至大約1600°C，優(yōu)選在大約1300至 大約1500°C的溫度下進(jìn)行大約5分鐘至大約5小時，優(yōu)選大約1小時至大約2小時。
[0125] 使碳化物與鹵素氣體反應(yīng)以形成多孔碳的步驟可在大約400至大約1200°C，優(yōu)選 在大約400至大約800°C的溫度下進(jìn)行大約1至大約5小時，優(yōu)選大約1小時至大約3小 時。其中，所用的鹵素氣體可優(yōu)選為氯氣。
[0126] 通過使碳化物與鹵素氣體反應(yīng)，在碳化物中，除了碳之外的大多數(shù)金屬（M)、氧、硼 和氫被除去，從而在這些原子的位點形成孔，因此獲得多孔碳。
[0127] 在使碳化物與鹵素氣體反應(yīng)后，進(jìn)行在氫氣氛圍下加熱的步驟。在氫氣氛圍下加 熱的步驟可在大約400至大約1000 °C，優(yōu)選在大約400至大約800 °C的溫度下進(jìn)行，從而剩 余的鹵素氣體可被去除。
[0128] 并且，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，在氫氣氛圍下加熱以除去剩余的鹵素氣體的 步驟之后，可以進(jìn)一步進(jìn)行活化孔的步驟。
[0129] 通過進(jìn)行活化孔的步驟，更多的孔在表面產(chǎn)生，或者孔的直徑可增加，從而更加增 大每單位質(zhì)量的表面積。但是，使用二氧化碳的常規(guī)孔活化工藝可能會引起明顯的質(zhì)量損 失，這是因為在活化過程中碳被分解。
[0130] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，活化孔的步驟可通過以下步驟進(jìn)行：在選自惰性氣 體（如He或Ar)和隊氣的至少一種氣體的氛圍下加熱多孔碳粉末直至達(dá)到一特定的溫度， 例如，大約25至大約1000°C，并在達(dá)到的溫度下加熱一特定的時間，例如，大約10分鐘至大 約2小時，使用二氧化碳?xì)怏w（CO 2)。通過在引入二氧化碳之前使用惰性氣體進(jìn)行孔活化， 可以有效地實現(xiàn)孔活化，同時降低碳損失。
[0131] 在下文中，將參照以下實施例詳細(xì)地解釋本發(fā)明。但是，這些實施例僅用于示例性 地解釋本發(fā)明，而本發(fā)明的范圍并不限于此。
[0132] 實施例
[0133] 實施例1
[0134] 制備18. 7848g的1102和6. 2152g的炭粉并將其混合。
[0135] 使用YSZ(釔穩(wěn)定的二氧化鋯）球利用行星式磨機以250rpm以30:1的BPR(球粉 比）干式粉碎所述混合物20小時。
[0136] 在完成碾磨后，使用石墨真空爐在真空下在1500°C下加熱所述粉碎的混合物2小 時以通過還原和碳化制備具有Ti (Ca 648Oa 273)組成的碳化物粉末。
[0137] 在800°C下利用氯氣處理3. OOg所述制備的碳化物粉末3小時，然后，在氫氣氛圍 下在600°C下加熱2小時，從而除去殘留的氯氣以得到多孔碳粉末。
[0138] 實施例2至4
[0139] 除了改變TiO2和炭粉末的量之外，通過與實施例1相同的方法制備多孔碳粉末。
[0140] 使用的原料的量和所得的碳化物的組成示于下面的表1中。
[0141] 以及，根據(jù)各實施例的多孔碳的比表面積（SSA)、微孔的體積和介孔的體積也示于 下面的表1中。
[0142] 對比實施例1
[0143] 在800°C下利用氯氣處理3. OOg市售的TiC粉末（Aldrich，1-3 μ m) 3小時，然后， 在氫氣氛圍下在600°C下加熱2小時，從而除去殘留的氯氣以制備多孔碳粉末。
[0144] [表 1]
[0145]

【權(quán)利要求】
1. 由具有由下面的通式1表示的組成的碳化物得到的多孔碳： [通式1] M(CxOy) 在通式1中，M為選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬； X為0. 6至0. 99,以及y為0. 01至0. 4。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔碳，其中，所述多孔碳包含具有小于2nm直徑的微孔和具 有2至50nm直徑的介孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔碳，其中，所述孔的總體積分?jǐn)?shù)為60%至85%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔碳，其中，所述多孔碳具有400至4, 000m2/g的比表面積。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔碳，其中，所述碳化物為固溶體粉末，以及所述多孔碳是 由所述固溶體粉末得到的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔碳，其中，所述通式1的碳化物由下面的通式la表示： [通式la] (TiJ a) (CxOy) 在通式la中，M'為選自V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬； a 為 0. 01 至 0. 3, x 為 0. 6 至 0. 99,以及 y 為 0. 01 至 0. 4。
7. 由具有由下面的通式2表示的組成的碳化物得到的多孔碳： [通式2] M(CxOyAz) 在通式2中，M為選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬； A為硼⑶或氫⑶； X 為 0. 6 至 0. 99, y 為 0. 01 至 0. 4,以及 z 為 0. 01 至 0. 4。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的多孔碳，其中，所述碳化物為其中氫（H)或硼（B)中的至少一 種以置換或填隙的形式部分地插入的固溶體粉末。
9. 一種制備多孔碳的方法，其包括如下步驟： 使選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf、Ta金屬和其氧化物中的至少一種金屬源與碳源混 合； 加熱混合物以形成碳化物； 使所述碳化物與鹵素氣體反應(yīng)；和 在氫氣氛圍下加熱反應(yīng)混合物。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述碳化物具有由下面的通式1表示的組成： [通式1] M(CxOy) 在通式1中，M為選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬； x為0. 6至0. 99,以及y為0. 01至0. 4。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在使金屬源與碳源混合的步驟中，進(jìn)一步加入 并混合氫⑶源或硼⑶源。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述碳化物具有由下面的通式2表示的組成： [通式2] M(CxOyAz) 在通式2中，M為選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Hf和Ta中的至少一種金屬； A為硼⑶或氫⑶； x 為 0. 6 至 0. 99, y 為 0. 01 至 0. 4,以及 z 為 0. 01 至 0. 4。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包括：在使金屬源與碳源混合的步驟的同時 或之后，粉碎混合物的步驟。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述粉碎混合物的步驟是使用高能球磨機實 施的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在800至1600°C的溫度下實施加熱混合物以形 成碳化物的步驟5分鐘至5小時。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述鹵素氣體為氯氣（C1 2)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在400至1，200°C的溫度下實施使碳化物與鹵 素氣體反應(yīng)的步驟1至5小時。
18. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在400至1，000°C的溫度下實施在氫氣氛圍下 加熱的步驟。
19. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，其進(jìn)一步包括：在氫氣氛圍下加熱步驟之后的 活化孔的步驟。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述活化孔的步驟包括： 在選自惰性氣體和N2氣中的至少一種氣體的氛圍下加熱所述多孔碳；和 在加熱的溫度下流入二氧化碳?xì)怏w（C02)。
【文檔編號】B01J35/10GK104507861SQ201380040057
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】姜信候, 任志淳, 金東鈺 申請人:韓化石油化學(xué)株式會社, 首爾大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團