一种氮磷硼同步掺杂多孔生物炭材料制备方法.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CN113368814A(43)申请公布日2021.09.10(21)申请号202010984555.X(22)申请日2020.09.18(71)申请人湖南省林业科学院地址410000湖南省长沙市韶山南路658号(72)发明人范友华王勇(74)专利代理机构长沙智德知识产权代理事务所(普通合伙)43207代理人向莉(51)Int.Cl.B01J20/20(2006.01)B01J20/28(2006.01)B01J20/30(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种氮磷硼同步掺杂多孔生物炭材料制备方法(57)摘要本发明公开了一种氮磷硼同步掺杂多孔生物炭材料制备方法，本发明属于生物炭制备领域，它包括如下步骤：原料制备：将油茶壳粉碎成颗粒状作为生物质原料；原料混合：将多聚磷酸铵、硼酸和生物质原料进行搅拌得到混合物；炭化：将混合物加入炭化炉中进行炭化，炭化过程中需向炭化炉中注入保护气；冷却：将炭化完成的产品冷却至室温即可。本发明的目的是提供一种氮磷硼同步掺杂多孔生物炭材料制备方法，能够简化多孔生物炭材料的生产工艺。CN113368814ACN113368814A权利要求书1/1页1.一种氮磷硼同步掺杂多孔生物炭材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）原料制备：将油茶壳粉碎成颗粒状作为生物质原料；2）原料混合：将多聚磷酸铵与硼酸和步骤1制作的生物质原料进行搅拌得到混合物；3）炭化：将步骤2制备的混合物加入炭化炉中进行炭化，炭化过程中需向炭化炉中注入保护气；4）冷却：将炭化完成的产品冷却至室温即可。2.根据权利要求1所述的一种氮磷硼同步掺杂多孔生物炭材料制备方法，其特征在于，步骤2中多聚磷酸铵、硼酸与生物质原料按质量比为1-3：1：1。3.根据权利要求1或2所述的一种氮磷硼同步掺杂多孔生物炭材料制备方法，其特征在于，步骤3中炭化炉中的温度为500-700摄氏度。4.根据权利要求1或2所述的一种氮磷硼同步掺杂多孔生物炭材料制备方法，其特征在于，步骤3中注入炭化炉中的保护气为氮气。5.根据权利要求1所述的一种氮磷硼同步掺杂多孔生物炭材料制备方法，其特征在于，油茶壳粉碎形成的颗粒大小为40-80目。2CN113368814A说明书1/3页一种氮磷硼同步掺杂多孔生物炭材料制备方法技术领域[0001]本发明涉及生物炭制备领域，具体涉及一种氮磷硼同步掺杂多孔生物炭材料制备方法。背景技术[0002]多孔碳材料一般具有较大的比表面积和特殊的物理化学性质，被广泛应用于吸附、燃料电池、气体存储及催化等领域。当向碳材料中引入氮、磷等杂原子后，碳材料的电子分布将发生变化，导致掺杂型碳材料在某些方面表现出特殊性能。[0003]例如，在碳材料中掺杂非金属杂原子(如N，S，P等)，其可以可大幅提高碳材料的电容性能。改变碳原子周围的电子分布，提升材料电导率，同时杂原子的引入，还可以增加一定的赝电容，能大大提高碳材料的能量储存能力。目前以生物质材料为前驱体制备双元素掺杂的碳材料已有部分研究，中国专利(CN106881138A)中，以生物质壳聚糖作为碳源和氮源(同时也作为含氮配体)，以有机磷化合物三苯基膦为含磷配体，该方法需要先经过金属盐溶液进行配位，进一步采用氯化锌作为活化剂，获得氮磷共掺杂生物质碳材料，其过程需要进一步引入活化剂，步骤较为复杂。另外，中国专利(CN107601502A)公开了通过分别引入非金属元素的方式进行双掺杂，其第二次的掺杂过程，往往会使第一步掺杂进入的元素进一步发生变化，对于掺杂量不能很好的调控；中国专利(CN107394217A)公开首先将生物质原料进行碳化，进一步再次活化和掺杂，其过程较为复杂，且生物质本身的一些孔道分布优势可能会破坏。[0004]从以上专利文件以及实践生产中，在制备掺杂碳材料时，前体的选取、杂原子的种类和引入方式、制备步骤均较为复杂，导致生产效率及产品质量均较低。发明内容[0005]本发明的目的是提供一种氮磷硼同步掺杂多孔生物炭材料制备方法，能够简化多孔生物炭材料的生产工艺。[0006]为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种氮磷硼同步掺杂多孔生物炭材料制备方法，包括如下步骤：1）原料制备：将油茶壳粉碎成颗粒状作为生物质原料；2）原料混合：将多聚磷酸铵与硼酸和步骤1制作的生物质原料进行搅拌得到混合物；3）炭化：将步骤2制备的混合物加入炭化炉中进行炭化，炭化过程中需向炭化炉中注入保护气；4）冷却：将炭化完成的产品冷却至室温即可。[0007]进一步的，步骤2中多聚磷酸铵、硼酸与生物质原料以重量份数计分别为：多聚磷酸铵50-350份、硼酸50-150份、生物质原料50-150份。[0008]进一步的，步骤3中炭化炉中的温度为