一种以皮革废料制备氮掺杂多孔碳基气凝胶的方法及应用.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CN109589881A(43)申请公布日2019.04.09(21)申请号201811524709.6(22)申请日2018.12.13(71)申请人南京工业大学地址210000江苏省南京市鼓楼区新模范马路5号(72)发明人李盛霍峰蔚刘一涵张如男顾笑张康吴健生(74)专利代理机构北京商专永信知识产权代理事务所(普通合伙)11400代理人高之波胡建锋(51)Int.Cl.B01J13/00(2006.01)C02F1/469(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种以皮革废料制备氮掺杂多孔碳基气凝胶的方法及应用(57)摘要本发明公开了一种以皮革废料制备氮掺杂多孔碳基气凝胶的方法，包括以下步骤：将预处理干燥的皮革废料研磨至1mm以下，并加入KOH固体进行混合，得到混合物，其中，皮革废料与KOH固体的质量比为1:1-1:0.33；将制备的混合物在管式炉中热解和活化；在上述步骤中的混合物中加入稀释后的浓酸，并在60-80℃的恒温水浴中加热搅拌8-10h；将上述步骤中的混合物进行过滤，并在真空、100-120℃的条件下进行干燥，即得到氮掺杂多孔碳基气凝胶。本发明制备的电极材料利用生物质皮革废料为前驱体，变废为宝，通过简单合适的制备方法，将废料变成有价值的资源，从而开辟资源化利用的新途径。CN109589881ACN109589881A权利要求书1/1页1.一种以皮革废料制备氮掺杂多孔碳基气凝胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：α1、混合：将预处理干燥的皮革废料研磨至1mm以下，并加入KOH固体进行混合，得到混合物，其中，所述皮革废料与所述KOH固体的质量比为1:1-1:0.33；α2、热解和活化：将步骤α1制备的混合物在管式炉中热解和活化；α3、酸化：在步骤α2的混合物中加入稀释后的浓酸，并在60-80℃的恒温水浴中加热搅拌8-10h，搅拌速度为800rpm-1200rpm；α4、过滤和干燥：将步骤α3中的混合物进行过滤，并在真空、100-120℃的条件下进行干燥，即得到所述氮掺杂多孔碳基气凝胶。2.根据权利要求1所述的一种以皮革废料制备氮掺杂多孔碳基气凝胶的方法，其特征在于，所述步骤α1中预处理干燥包括以下步骤：将皮革废料在60-80℃烘箱中，放置24-48h，得到所述干燥的皮革废料。3.根据权利要求1或2所述的一种以皮革废料制备氮掺杂多孔碳基气凝胶的方法，其特征在于，所述皮革废料为削皮屑、皮革修边碎料、皮胚修边碎料、成品碎边碎料、皮革刨花或皮革抛光粉尘等皮革生产加工中产生的所有皮革固体废料中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的一种以皮革废料制备氮掺杂多孔碳基气凝胶的方法，其特征3在于，所述管式炉气氛为：流速为150cm/min的N2。5.根据权利要求4所述的一种以皮革废料制备氮掺杂多孔碳基气凝胶的方法，其特征在于，所述管式炉的加热速率为：以5℃/min的加热速率，加热至750-900℃，并保温1-3h。6.根据权利要求3所述的一种以皮革废料制备氮掺杂多孔碳基气凝胶的方法，其特征在于，所述稀释后的浓酸为稀释10-20倍的浓酸。7.根据权利要求6所述的一种以皮革废料制备氮掺杂多孔碳基气凝胶的方法，其特征在于，所述浓酸为浓硫酸、浓盐酸或浓硝酸中的一种。8.采用权利要求1至7中任一权利要求所述的方法制备的氮掺杂多孔碳基气凝胶在电容去离子中的应用。2CN109589881A说明书1/3页一种以皮革废料制备氮掺杂多孔碳基气凝胶的方法及应用技术领域[0001]本发明涉及电极材料的技术领域，具体涉及一种以皮革废料制备氮掺杂多孔碳基气凝胶的方法及应用。背景技术[0002]近年来，由于人口的迅速增长和工业化的快速发展，淡水危机已成为最具挑战性的问题之一。电容去离子技术作为一种有效的脱盐方法，越来越受到研究者的关注。基于多孔碳的电容去离子(CDI)技术适用于水净化，如去除有机染料，重金属离子和盐离子。与传统的海水淡化方法相比，基于双电层原理的电容去离子系统由于其低成本，更环保，被认为是盐水去离子的理想技术。[0003]电容去离子系统的电极材料会对其性能产生显著的影响。目前，许多碳材料被用作电容去离子技术的电极材料，如活性炭、碳纳米管、碳纳米纤维和碳基气凝胶等。其中，碳基气凝胶由于其独特的机械性能和电学性能，如低密度，高的导电性和孔隙率引起了广泛关注。碳基气凝胶通常由间苯二酚-甲醛有机气凝胶通过在惰性气氛中热解制成，但由于其自身交联的碳纳米结构容易在外界压力作用下碎裂，而且制备的过程复杂且需要昂贵的设备，限制了其在实际生产生活中的应用。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种以皮革废料制备氮掺杂多孔碳基气凝胶的方法及应用，解决上述现有技术问题中的一