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(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CN113648966A(43)申请公布日2021.11.16(21)申请号202110913112.6H01M4/38(2006.01)(22)申请日2021.08.10(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人宣益民孟婷婷(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人常孟(51)Int.Cl.B01J20/20(2006.01)B01J20/30(2006.01)B01D53/02(2006.01)H01G11/24(2013.01)H01G11/32(2013.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种生物质多孔碳材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种生物质多孔碳材料及其制备方法和应用,该碳材料以多肉植物为原料,通过碱活化法制得的同时具有微孔和介孔分布的碳材料;通过将采集的多肉植物叶片洗净、干燥并粉碎后,在充满惰性气体的管式炉中在高温下煅烧,得到固体碳化产物,再将活化剂与得到的碳材料充分混合静置,在惰性气体氛围下进行第二次碳化,制得一种孔结构丰富的多孔碳材料。本发明制备的生物质多孔碳材料有超高比表面积,结构稳定,性能优异,有效解决了现有碳材料容量低,生产工艺复杂的问题,另外利用多肉植物为原材料,解决了碳材料成本高的缺陷,可用于吸附气体和电化学能转换/储存装置,实现多孔碳材料的大规模制备与应用。CN113648966ACN113648966A权利要求书1/1页1.一种生物质多孔碳材料,其特征在于:该碳材料以多肉植物为原料,通过碱活化法制2得的同时具有微孔和介孔分布的碳材料;所述碳材料的比表面积为2000~3200m/g。2.根据权利要求1所述的生物质多孔碳材料,其特征在于:所述多肉植物包括仙人掌科、景天科、番杏科、大戟科、萝藦科、独尾草科和龙舌兰科中的任一种。3.权利要求1所述的生物质多孔碳材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)取多肉植物叶片,洗净、干燥,然后粉碎成粉末;(2)保护气氛下,将叶片粉末在管式炉中升温至碳化温度,进行第一次碳化,获得固体碳化产物;(3)将步骤(2)得到的固体碳化产物与KOH混合在去离子水中,在室温下静置,在保护气氛下,升温至碳化温度进行第二次碳化,得到活化混合物;(4)将活化混合物置于盐酸中,搅拌、洗涤、干燥,获得生物质多孔碳材料。4.根据权利要求1所述的生物质多孔碳材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,所述干燥过程为冷冻机干燥,干燥时间为28~32h。5.根据权利要求1所述的生物质多孔碳材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,升温速率为15℃/min;第一次碳化温度为300500℃,第一次碳化时间为13h。~~~6.根据权利要求1所述的生物质多孔碳材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,固体碳化产物与KOH的质量比为1:2~4;去离子水的加入量为10~15mL;第二次碳化温度为500~700℃;第二次碳化时间为1~2h。7.根据权利要求1所述的生物质多孔碳材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)和步骤(3)中,保护气氛采用N2、Ar、He中的任一种。8.根据权利要求1所述的生物质多孔碳材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中,盐酸质量分数为10%;洗涤过程是利用多次水洗、醇洗将产物洗至洗涤液呈中性。9.一种权利要求1所述的生物质多孔碳材料在气体吸附处理中作为吸附材料的应用。10.一种权利要求1所述的生物质多孔碳材料在制备电化学能转换/储存装置中作为电极的应用。2CN113648966A说明书1/4页一种生物质多孔碳材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于生物质碳材料制备,尤其涉及一种以多肉植物为原料制备的多孔碳材料及方法。背景技术[0002]纳米多孔碳材料因其成本较低,导电性好等优点被广泛应用于锂离子电池、超级电容器的制备。除此以外,具有较高比表面积以及高微孔率的多孔碳材料,在吸附、催化等领域也有着广泛的应用。[0003]目前,多孔碳材料的来源主要是人工制造和天然植物炭化。然而,人工制造的多孔碳材料通常具有约1000m2/g的低比表面积,这限制了其用于超级电容器的性能,且人工制造多孔碳技术普遍存在制备工艺复杂、成本较高等问题;天然植物炭化主要采用生物质材料进行,生物质材料具有来源广、种类多以及成本低等优势,且生物质内部本身的孔道结构,相比于普通活性炭材料,有助于提供更多的有效表面积,但是现有的例如利用花生壳,椰壳等作为原材料制备的多孔碳材料,由于孔型失配等原因,离子的传输速率较慢。因此如何从生物质材料的生存环境出发,选择具有发达孔道结构的生物质原材料,从而得到具有超高比表面积