《磺化炭》（征求意见稿）编制说明.pdf

编制说明

（一）工作简况

1任务来源

磺化炭是一类新的具有独特碳结构的不含金属的固体质子酸，是通过磺化非晶碳材

料得到的C-PhSOH或C-SOH形成共价功能化SOH基团的碳材料，可作为多功能的耐水

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固体酸。磺化炭是固体酸家族中较新的成员，其特点是生产成本低，布氏酸度高（H0≤-11），

与浓HSO相当。由于这些材料具有高化学、机械和热稳定性，可定制的孔结构以及表面

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化学等特点，已被许多专家推荐为液态HSO的理想替代品，应用于催化、电催化、水处

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理、CO捕集和储能等领域。由于原料来源、磺化工艺、产品组成及性能不同，磺化炭的品

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种众多，磺化炭材料具有非常广泛的用途。

为此，中国科学院过程工程研究所、北京中富瑞科环保科技有限公司、山东鲁北化工股

份有限公司向中国硫酸工业协会提出《磺化炭》团体标准立项建议书。根据中国硫酸工业协

会“关于《废酸制备水处理剂技术要求聚合硫酸铁》等3项团体标准正式立项的通知”（中

硫协（2021）4号）的要求，由中国科学院过程工程研究所、北京中富瑞科环保科技有限公

司、山东鲁北化工股份有限公司共同负责《磺化炭》产品团体标准的编制工作，并由中国硫

酸工业协会归口。

2标准起草单位及起草人

本标准起草单位：山东鲁北化工股份有限公司、中国科学院过程工程研究所、北京中富

瑞科环保科技有限公司。

本标准主要起草人：

3标准制定必要性分析

3.1磺化炭的研究进展

碳材料包括纳米结构碳、活性炭、玻璃碳、有序碳材料、掺杂碳材料等，已被确定为许

多工业过程中潜在的低成本催化剂和/或电催化剂在不同的无金属碳催化剂中，磺化炭(或硫

酸化碳)是研究最全面的碳催化剂。自2004年Hara等人将其作为固体酸引入以来，这些材

料作为各种有机转化的替代性低成本催化剂受到了广泛的关注，这可以从2004年以来描述

这种含SOH的酸性碳材料的制备、表征和应用的文章和专利数量的快速增长中得到确认。

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这些不含金属的碳催化剂一般是通过不完全碳化的有机物的磺化或通过有机物/碳物在浓

HSO等强磺化剂中的半碳化来制备的。

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磺化炭已经从各种廉价的碳源中获得，包括天然有机碳物质，如糖、碳水化合物、纤维

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素材料、木质素、污泥、农业废弃物(如：果壳、秸秆、种子覆盖物、牛粪、玉米芯)、工业

废碳化物(油沥青、多环芳烃化合物、石油焦、甘油、木炭)、工业废碳(油沥青、多环芳烃化

合物、石油焦、甘油、焦炭等)和商业聚合物树脂。类似的磺化炭也可以通过磺化更昂贵的

碳载体得到，如模板碳化物(有序介孔碳化物、沸石模板碳化物)，商业碳支撑物(玻璃质碳、

活性炭、碳泡沫和碳纤维)，以及纳米结构碳化物(石墨烯、氧化石墨烯、纳米管和碳点)获得。

炭材料的磺化通常是通过与磺化试剂如浓HSO、发烟HSO、气态SO、ClSOH、对甲苯

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磺酸或含SOH的芳基重氮化合物等反应来实现的，还通过半/不完全碳化含SOH酸的大分

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子如木质素磺酸和聚苯乙烯磺酸以及聚合物前体（如4-羟基苯磺酸、羟基乙基磺酸等）来

制备磺化炭，木质素磺酸盐或木质素磺酸盐盐也已通过苯酚-甲醛型缩合反应转化为SOH

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酸性树脂。

磺化炭材料（SOH功能化酸性碳材料）作为一种功能化炭材料，是固体酸家族中较新

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的成员，其特点是生产成本低，布氏酸度高（H0≤-11），与浓HSO