一种生物炭及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115010131A(43)申请公布日2022.09.06(21)申请号202210086225.8(22)申请日2022.01.25(71)申请人昆明理工大学地址650500云南省昆明市呈贡区昆明理工大学申请人江西省蔚蓝环境工程技术有限公司(72)发明人王飞李晓康李凯宁平孙鑫马懿星王驰宋辛(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师霍苗(51)Int.Cl.C01B32/324(2017.01)B01J20/20(2006.01)B01J21/18(2006.01)B01J32/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种生物炭及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及生物炭技术领域，尤其涉及一种生物炭及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：将生物质和水混合后，进行水热反应，得到中间产物；将所述中间产物进行焙烧，得到所述生物炭。本发明所述的制备方法制备得到的生物炭保留了生物质表面大量的含氧基，且形成了可控的规则有序的孔道结构。本发明制备得到的生物炭对废气的吸附量能够达到600mg/g，在液相中对污染物的吸附量能够达到550mg/m3；同时还能够作为催化剂、催化剂载体在催化领域进行应用，还能够作为电极材料应用至电池领域。同时，本发明所述的制备方法简单易行，成本较低。CN115010131ACN115010131A权利要求书1/1页1.一种生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将生物质和水混合后，进行水热反应，得到中间产物；将所述中间产物进行焙烧，得到所述生物炭。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物质包括黄竹、核桃壳、秸秆、花生壳、椰壳和水稻壳中的一种或几种。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述生物质的制备方法包括：将所述生物质对应的原料进行研磨后，将得到的粉末置于水中进行浸渍，取沉淀物，得到所述生物质。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述粉末的粒径为20～100目。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物质和水的质量比为1：(4～16)。6.如权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为160～300℃，时间为8～44h。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧在保护气氛中进行。8.如权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为200～900℃，时间为1～8h。9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的生物炭，其特征在于，所述生物炭的含氧官能团的质量含量为25～30％；所述生物炭具有规则有序的孔道结构，所述孔道结构的平均孔径为0.4～1nm。10.权利要求9所述的生物炭在气相净化、液相净化、催化或电池领域中的应用。2CN115010131A说明书1/6页一种生物炭及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及生物炭技术领域，尤其涉及一种生物炭及其制备方法和应用。背景技术[0002]现代社会中，随着人口的不断增长和经济快速发展，“环境”与“能源”经常处于对立的关系，即高的能源消耗增加了环境污染。从经济、生态和环境的观点看，化石能源资源不但渐趋枯竭，且燃烧时向大气中释放CO2，极大地增加了大气层中温室气体的含量，此外，能源生产过程中要使用大量的水资源，因此我们在获得能源的同时，涉及到大量水的纯化的问题。因此，环境保护与能源清洁利用是我们面临的巨大挑战。具有特殊物理化学性能的碳材料在能源清洁利用、水体净化和作为催化剂载体中起着重要作用。因此，开发新颖的、高性能的、可持续碳材料成为现在材料科学家关注的焦点。自从21世纪，伴随着化石燃料工业的发展，大多数碳基材料都是化石燃料衍生物为前驱体(如甲烷、乙醇、沥青等)，甚至一些合成过程中引入有毒试剂，在较为苛刻或是高能耗条件下合成(如电弧放电技术、化学气相沉积等)，不仅成本高而且对环境有害。因此，廉价可再生资源为前驱体，采用环境友好、高效的合成技术，制备低成本的、表面性质及孔结构可控的碳基材料引起了广泛的关注，而生物质就是我们寻找的前驱体之一。生物质通过光合作用把太阳能以化学能形式贮存在生物体内，整个生长过程中碳循环周期短、二氧化碳净排放为零。此外，生物质还具有数量大、分布广泛、可再生等特点，是制备功能碳材料的理想原料尤其近年来，用生物质制备多孔碳材料的相关研究成果在逐年递増。[0003]目前针对生物质的方法主要包括高温分解法和直接热解法。高温分解法是传统方法制备各生物质基碳材料的主要热化学过程，它是基于煤的气化工艺发展而来的，是在没有氧参与、高温情况下生物质转变成固体碳、液体(生物油)和气体的热降解过程。虽然上述过程操作简单，但是由于高温分解过程中，生物质中的