一种生物质衍生多孔碳电极及其制备方法和应用.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CN114180573A(43)申请公布日2022.03.15(21)申请号202111601366.0C02F1/469(2006.01)(22)申请日2021.12.24C02F1/28(2006.01)(71)申请人南京师范大学地址210046江苏省南京市栖霞区文苑路1号申请人江苏省环境工程技术有限公司(72)发明人宋海欧李云孙婧张显球张树鹏李洪祥赖倩曹蕾蒋永伟甘玲(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人孙斌(51)Int.Cl.C01B32/348(2017.01)C01B32/324(2017.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种生物质衍生多孔碳电极及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种生物质衍生多孔碳电极及其制备方法和应用，以具有管状结构的梧桐树的果实梧桐果为碳源，经过清洗干燥后置于管式炉中低温炭化，再与氢氧化钠粉末共混高温活化，最后将煅烧后的产物用盐酸及去离子水清洗至中性后干燥得到梧桐果衍生碳材料。将梧桐果衍生碳与聚四氟乙烯分散在无水乙醇中超声，再均匀的涂覆于石墨纸表面制得电极片。本发明首次以梧桐果衍生碳作为活性材料制备脱盐电极，生物质丰富易得、材料制备方法简单，制备的材料具有超高的比表面积以及丰富的孔隙结构，在电吸附脱盐中具有较好的稳定性及较高的脱盐量。CN114180573ACN114180573A权利要求书1/1页1.一种生物质衍生多孔碳电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备梧桐果衍生碳材料：将梧桐果经过酸碱和水洗后干燥，进行低温炭化，将炭化后的材料与氢氧化钠混合高温活化，活化后的产物经过酸洗和水洗干燥后即为生物质衍生碳；(2)制备梧桐果衍生碳电极：将梧桐果衍生碳与聚四氟乙烯分散在无水乙醇中超声，再均匀的涂覆于石墨纸表面制得电极片。2.根据权利要求1所述的生物质衍生多孔碳电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述生物质梧桐果为梧桐絮和梧桐籽的混合物。3.根据权利要求1所述的生物质衍生多孔碳电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述低温炭化为350‑500℃炭化0.5‑1h。4.根据权利要求1所述的生物质衍生多孔碳电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述炭化后的材料与氢氧化钠以粉末状共混，炭化后的材料与氢氧化钠的质量比为1:1‑4。5.根据权利要求1所述的生物质衍生多孔碳电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述高温活化温度优选为700‑900℃，时间为1‑2h。6.根据权利要求1所述的生物质衍生多孔碳电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述反应均在在氮气气氛下，升温速率为5‑10℃/min。7.根据权利要求1所述的生物质衍生多孔碳电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述生物质衍生碳与聚四氟乙烯的质量比为1:0.5‑1:2。8.一种权利要求1所述的生物质衍生多孔碳电极的制备方法所制备的生物质衍生多孔碳电极。9.一种权利要求8所述的生物质衍生多孔碳电极在电吸附脱盐中的应用。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，脱盐时对电极施加的电压在0.8‑1.6V之间，流速为11‑17mL/min。2CN114180573A说明书1/5页一种生物质衍生多孔碳电极及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于碳材料制备领域，具体涉及一种生物质衍生多孔碳电极及其制备方法和应用。背景技术[0002]工业化进程以及人口激增问题促使淡水资源的供应变得更为严峻。海水淡化技术为日益增长的淡水需求提供了一个良好的解决方案。目前常用的海水淡化的技术包括反渗透、电渗析、多级闪蒸等，但是这些技术普遍存在高能耗、二次污染、预处理阶段繁琐等问题。电吸附技术只需要一个低电压即可脱盐，溶液中的一对带电电极通过静电作用促使离子聚集并吸附在电极材料的表面或孔隙中，当短接或去除电压时，被吸附的离子重新释放到溶液中，电极再生。[0003]电极材料是决定吸附性能好坏的决定性因素，碳材料因其固有的高比表面积、良好的电导率和对电解质的化学惰性而被广泛应用于电吸附电极材料。活性炭被称作为最具有经济效应的碳材料，传统的活性炭一般以煤炭或者木材为原料，经过碳化和活化制备的，这对于能源的可持续发展具有不利影响，因此，开发低成本、环保的新型碳基功能材料至关重要。[0004]生物质是地球上最丰富的可再生资源之一，全世界每年产生大量的废弃生物质(秸秆、稻壳、果皮等)，大部分生物质会被自然降解或通过焚烧处理，不仅会造成资源的浪费，而且在焚烧过程中产生的烟尘颗粒及二氧化碳等还会污染环境。生物质中一些固有的输送营养物的管道被保留在合成碳中，这些管道可以作为离子输送通道，增强电解质的渗透，减小离子扩散距离，产生额外的活性位点从而提