一种磺化介孔碳纳米纤维材料及其制备方法与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110813340A(43)申请公布日2020.02.21(21)申请号201911085622.8(22)申请日2019.11.08(71)申请人中国石油大学(北京)地址102249北京市昌平区府学路18号(72)发明人杨英邵帅郭尚卫郝世杰(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人姚亮张德斌(51)Int.Cl.B01J27/20(2006.01)B01J35/06(2006.01)B01J35/10(2006.01)B01J37/02(2006.01)B01J37/08(2006.01)C13K1/02(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图17页(54)发明名称一种磺化介孔碳纳米纤维材料及其制备方法与应用(57)摘要本发明提供一种磺化介孔碳纳米纤维材料及其制备方法与应用。该磺化介孔碳纳米纤维材料的制备方法包括：将生物质纤维进行预氧化处理；将预氧化处理后的生物质纤维使用含氯离子的铁盐溶液进行浸渍得到产物A；将产物A在500℃以上进行热解，得到产物铁掺杂的碳纳米纤维B；将产物B进行磺化处理得到磺化介孔碳纳米纤维材料。该磺化介孔碳纳米纤维材料可应用于纤维素水解反应中。本发明制备得到的磺化介孔碳纳米纤维材料是一种固体酸催化材料能够有效催化纤维素水解制备葡萄糖，且具备高葡萄糖收率、高比表面积、高孔隙率等优势。CN110813340ACN110813340A权利要求书1/1页1.一种磺化介孔碳纳米纤维材料的制备方法，其中，该制备方法包括以下步骤：1)将生物质纤维进行预氧化处理；2)将预氧化处理后的生物质纤维使用含氯离子的铁盐进行浸渍得到产物A；3)将产物A在500℃以上进行热解，得到产物B；4)将产物B进行磺化处理得到磺化介孔碳纳米纤维材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述生物质纤维由包括碳布、无纺布湿巾和抹布中的至少一种提供；优选地，所述生物质纤维由无纺布湿巾提供；所述含氯离子的铁盐包括氯化亚铁和氯化铁中的至少一种；优选地，所述含氯离子的铁盐为氯化铁。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述预氧化处理使用酸进行；优选地，所述酸包括盐酸、硝酸和硫酸中的至少一种；优选地，所述酸选用浓度为1-5mol/L的酸溶液。4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其中，所述预氧化处理的温度为20-80℃，优选为60℃；所述预氧化处理的时间为1-5h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，预氧化处理后的生物质纤维与含氯离子的铁盐中铁元素的质量比为1:1-5:1。6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述热解的温度为500-800℃；所述热解的时间为1-8h；优选地，升至热解温度的升温速率为2-20℃/min。7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，磺化采用酸进行；优选地，磺化用酸为氯磺酸；更优选地，磺化通过产物B分散到有机溶剂环境二氯甲烷中加入氯磺酸进行；进一步优选地，所述有机溶剂为氯仿、二氯乙烷和二氯甲烷中的至少一种；优选地，磺化的时间为5-20h。8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，磺化后采用酸进行除铁；优选地，所述酸为氢氟酸。9.由权利要求1-8任一项所述的磺化介孔碳纳米纤维材料的制备方法制备得到的磺化介孔碳纳米纤维材料；优选地，所述磺化介孔碳纳米纤维材料的酸量为1.4-2.0mmol/g；优选地，所述磺化介孔碳纳米纤维材料的比表面积为37-384m2/g；优选地，所述磺化介孔碳纳米纤维材料的孔体积为0.03-0.200cm3/g；优选地，所述磺化介孔碳纳米纤维材料中的纤维具有一维纤维形貌；优选地，所述磺化介孔碳纳米纤维材料中的纤维的长径比平均为5-11。10.权利要求9所述的磺化介孔碳纳米纤维材料在纤维素水解反应中的应用；优选地，所述纤维素水解反应为纤维素水解制备葡萄糖；优选地，所述纤维素为微晶纤维素。2CN110813340A说明书1/8页一种磺化介孔碳纳米纤维材料及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明属于碳纳米材料技术领域，涉及一种磺化介孔碳纳米纤维材料及其制备方法与应用。背景技术[0002]近年来，随着经济的飞速发展，以石油为代表的石化资源消耗日益增大，濒临枯竭。同时，石化资源的不可再生性以及伴随而来的环境污染问题，使世界能源战略重点转向清洁可再生能源的开发和利用。在众多可再生能源中，生物质能储量大且能实现二氧化碳零排放。因此，以生物质为原料制备燃料或化学品是解决能源危机、实现能源可再生的一条重要途径。[0003]纤维素作为地球上最丰富的可再生生物质资源之一，可通过低温(<180℃)水解产生糖类小分子，再进一步转化为乙醇、5-羟甲基糠醛、山梨醇、乙酰丙酸等化学品与燃料中间体。但纤维素结构非常稳定，难于转