一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法及其应用.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CN110104647A(43)申请公布日2019.08.09(21)申请号201910375140.X(22)申请日2019.05.07(71)申请人吉林农业大学地址130118吉林省长春市新城大街2888号(72)发明人刘冬冬苏蕊赵晓漫郝正凯徐斌贾博寅李松董良杰(74)专利代理机构哈尔滨华夏松花江知识产权代理有限公司23213代理人侯静(51)Int.Cl.C01B32/336(2017.01)B01J20/20(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法及其应用(57)摘要一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法及其应用，本发明涉及一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法及其应用。本发明的目的是为了解决现有生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法需要消耗大量化学试剂、制备成本高，而且对制备设备要求高的问题，本发明以生物质为原料，生物质材料经筛选置于管式炉中在900℃的混合气体下停留60分钟后自然冷却至室温，洗涤干燥，得到生物质基掺氮微孔碳材料。本发明制备的生物质基掺氮微孔碳材料的含氮量为10.8％、2比表面积1989.56m/g，最高CO2吸附量能分别达到4.88mmol/g(0℃)和3.52mmol/g(25℃)。本发明应用于CO2吸附领域。CN110104647ACN110104647A权利要求书1/1页1.一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：一、将生物质在60～80℃下干燥1～2小时，然后进行粉碎和筛分，得到生物质粉末；二、取生物质粉末置于石英玻璃反应器内，并放入程序升温管式炉中，通入活化气体，从室温以8～10℃/min的升温速率升温至800～900℃，停留40～60分钟后自然冷却至室温，所得产物用稀HCl洗涤，然后去离子水超声振荡洗涤，并在80℃下干燥，得到生物质基微孔碳材料；其中活化气体为总流量200ml/min的N2和NH3混合气体，活化气体中N2和NH3的体积比1:1；三、在活化气体总流量200ml/min和氨气流量100ml/min不变的条件下，向活化气体中掺入CO2和H2O中的一种或两种，然后在管式炉中800～900℃下停留60分钟后自然冷却至室温，得到生物质基掺氮微孔碳材料。2.根据权利要求1所述的一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法，其特征在于生物质为农林废弃物。3.根据权利要求1所述的一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法，其特征在于农林废弃物为秸秆、稻壳、薪柴、树皮或花生壳。4.根据权利要求1所述的一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法，其特征在于生物质粉末的目数为80～120目。5.根据权利要求1所述的一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法，其特征在于活化气体中CO2的流量为50mL/min、H2O的流量为0mLmin。6.根据权利要求1所述的一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法，其特征在于活化气体中CO2的流量为0mL/min、H2O的流量为50mL/min。7.根据权利要求1所述的一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法，其特征在于活化气体中CO2的流量为25mL/min、H2O的流量为25mL/min。8.根据权利要求1所述的一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法，其特征在于稀HCl的浓度为2mol/L。9.根据权利要求1所述的一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法，其特征在于去离子水超声振荡洗涤3-5次。10.如权利要求1制备的生物质基掺氮微孔碳材料的应用，其特征在于生物质基掺氮微孔碳材料应用于吸附CO2。2CN110104647A说明书1/5页一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及一种生物质基掺氮微孔碳材料的制备方法及其应用。背景技术[0002]随着发展中国家不断进步，在相当长的时期内其能源消耗和CO2排放仍呈持续增长趋势。CO2浓度急剧上升给环境问题带来很大问题，其分离捕集技术是21世纪面临的一个巨大挑战，引起各行各业的关注。其中很多研究和文章对CO2捕集的可行性和经济型进行评估阐述，燃煤、燃气发电厂是重点评估对象。由于CO2捕集技术利用增加，燃煤、燃气发电厂的电价上涨30％，这给人们生活带来很大负担。对于吸附法来说，制备出高性能、低成本的多孔碳材料是降低CO2分离捕集成本的关键因素。生物质作为多孔碳材料的原料具有天然优势：(1)储量丰富，中国理论生物质能资源50亿吨左右，每年可利用的生物质资源超过4.5亿吨。(2)挥发分含量高，有利于在高温热解过程形成更发达孔隙结构；(3)碳化程度低，内部芳香结构内包含大量含氧基团，使其具有高反应活性，更容易在制备多孔碳材料中调节碳结构演变及孔隙生成过程。[0003]但现在软模