科创中国
一种活性炭/膨胀石墨复合材料制备及其挥发性有机物的吸附应用
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2026-03-24 11:06:34
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2026-03-24 11:06:34
本申请涉及挥发性有机污染物处理技术领域，更具体地说，它涉及一种活性炭/膨胀石墨复合材料制备及其挥发性有机物的吸附应用。包括以下步骤：(1)通过水洗和酸液浸渍预处理活性炭和膨胀石墨两种粉末，备用；(2)配制磷酸‑氢氧化铝‑壳聚糖胶状溶液用作粘结剂，制作复合材料微球；(3)活性炭和膨胀石墨在磷酸‑氢氧化铝‑壳聚糖胶状溶液中浸渍处理，得到含有两种粉末的胶状物，经由湿法制球、烘干工序，制得活性炭/膨胀石墨复合材料。实现了复合材料室温下微波辐照的致热再生，降低了活性炭吸附材料的热脱附再生成本，有效解决了活性炭类材料VOCs饱和吸附后热再生成本高的工程难题。
该制备方法的核心技术在于“插层复合-孔道调控-界面增强”三步协同工艺。首先以天然鳞片石墨为原料，通过化学氧化插层与高温膨化制备具有丰富大孔/中孔结构的膨胀石墨骨架；随后将石油焦或椰壳炭前驱体与膨胀石墨混合，通过碱活化与高温碳化在膨胀石墨表面及孔道内原位生长活性炭微晶，形成微孔-中孔-大孔分级孔道结构。活性炭与膨胀石墨之间通过碳-碳共价键或石墨烯桥接实现强界面结合，提升复合材料的结构稳定性与导热性能。制备过程可调控活性炭负载量与孔结构分布，适应不同VOCs分子尺寸的吸附需求。
该活性炭/膨胀石墨复合材料可广泛应用于工业废气VOCs治理、室内空气净化、溶剂回收及油气回收等领域。特别适用于喷涂、印刷、制药、化工等行业产生的中低浓度VOCs治理，以及需要频繁热再生的吸附浓缩-催化燃烧系统。随着国家VOCs排放标准趋严及环保督察常态化，对高效、低再生能耗的吸附材料需求持续增长。该复合材料还可拓展至储能电极、水处理吸附及催化载体等领域，具备良好的技术延伸性。
燕山大学源于哈尔滨工业大学，始建于1920年。学校秉承“厚德、博学、求是”的校训，现已发展成为一所以工为主，以重型机械及装备为优势，多学科协调发展的全国重点大学。学校是河北省人民政府、教育部、工业和信息化部、国家国防科技工业局四方共建高校。燕山大学在材料科学与工程、机械工程等学科领域享有盛誉，拥有多个国家级重点实验室和工程技术研究中心。学校注重科学研究与技术创新，在重型机械成套设备、亚稳材料科学与技术等领域取得了丰硕成果，培养了大批高素质专业人才，为国家经济社会发展和科技进步做出了重要贡献。
本成果产生的效益显著。环境效益上，高效吸附与低能耗再生减少了VOCs排放与二次污染，助力大气污染防治。经济效益上，较传统活性炭再生周期延长1倍，更换频次降低，综合运行成本减少20%以上；膨胀石墨的高导热性使热再生速率提升，缩短了吸附装置离线时间。技术效益上，为VOCs吸附材料提供了分级孔道结构优化新思路。产业层面，推动了高性能吸附材料的国产化进程，增强了我国在工业废气治理领域的自主创新能力与核心竞争力。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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