一种豆腐扩孔方法及豆腐粉的制备方法及豆腐分级多孔活性炭及其制备方法技术

一种豆腐扩孔方法及豆腐粉的制备方法及豆腐分级多孔活性炭及其制备方法，属于新能源材料技术领域。一种豆腐扩孔方法包括将含水的豆腐冷冻至水分凝结成冰，用于制备豆腐分级多孔活性炭。通过冰模板过程保留、扩大豆腐基体中的孔隙结构，使在后续制备豆腐多级多孔活性炭的方法中，活化剂浸泡过程利用豆腐孔隙的毛细管渗透作用进入到孔隙中。一种豆腐分级多孔活性炭的制备方法包括将豆腐粉依次经过浸泡吸附活化剂处理和碳化处理，采用无模板法制备得到多孔活性炭，直接以原料丰富、价格低廉的豆腐为生物质碳源，成本较低，大大提高低附加值的生物质材料的经济价值。此外本发明专利技术还涉及一种豆腐粉的制备方法和一种豆腐分级多孔活性炭。

A method for enlarging pore size of tofu and preparation of tofu powder, a method for grading porous activated carbon of tofu and its preparation method

The invention relates to a method for enlarging the pore of tofu, a method for preparing tofu powder, a tofu graded porous activated carbon and a preparation method thereof, belonging to the technical field of new energy materials. A method for pore enlargement of tofu includes freezing water-containing tofu until water condenses into ice, which is used to prepare graded porous activated carbon for tofu. The pore structure of tofu matrix was retained and expanded by ice template process, so that in the subsequent preparation of multi-stage porous activated carbon for tofu, the capillary permeation of tofu pore was utilized in the soaking process of activator. A preparation method of graded porous activated carbon for tofu includes soaking, adsorbing and carbonizing tofu powder in turn, and preparing porous activated carbon by template-free method. The porous activated carbon directly uses tofu with abundant raw materials and low cost as biomass carbon source, which greatly improves the economic value of biomass materials with low added value. In addition, the invention also relates to a preparation method of tofu powder and a graded porous activated carbon for tofu.

【技术实现步骤摘要】
一种豆腐扩孔方法及豆腐粉的制备方法及豆腐分级多孔活性炭及其制备方法
本专利技术涉及新能源材料
，且特别涉及一种豆腐扩孔方法及豆腐粉的制备方法及豆腐分级多孔活性炭及其制备方法。
技术介绍
随着能源危机的加剧和能源需求的日益增长，高效储能设备的研究和开发已成为社会焦点之一。电化学电容器作为一种典型的储能设备，因为它能够在几分钟甚至几秒的时间内充电，即具有高的倍率性能，以及它的长寿命，在许多领域有着广泛的应用前景。但是这种器件的能量密度偏低，限制了在更多领域的应用，电极材料作为电化学电容器件的核心部件，决定着其电容性能。活性炭具有高的比表面积、较好的导电性、原料来源广泛等优点而被广泛的用于水处理、食品工业脱色、贵金属的回收、催化领域，近年来在超级电容器和锂离子电池等新型储能器件中的应用也日益突出。分级多孔的活性炭(HPAC)不仅孔结构丰富而且不同孔径的孔结构分布合理，孔道相互连通，有利于电解液的渗透和离子的快速传输，在新型储能器件超级电容器中有着巨大的潜在应用价值。本身具有多孔或者潜在多孔的生物材料由于其低成本、可调节的结构、良好的电子导电性和稳定性而受到广泛关注。一般情况下，一些天然生物质经预处理，再经煅烧后活化剂活化即可转化为分级多孔活性炭AC。AC的结构和性能主要取决于活化方法和原材料的性质。常规制备分级多孔活性炭的方法主要用聚合物软模板、氧化物硬模版法控制孔径分布来获得具有不同孔尺寸的孔道结构，模板法还会涉及到后续的脱模板步骤，十分不便。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种豆腐扩孔方法，冰冻能够使豆腐中水分结冰从而扩大豆腐本身孔隙结构，用于制备豆腐分级多孔活性炭。本专利技术的第二目的在于提供一种豆腐粉的制作方法，为制备豆腐分级多孔活性炭提供一种豆腐粉。本专利技术的第三目的在于提供一种豆腐分级多孔活性炭的制作方法，采用无模板法制备得到多孔活性炭。本专利技术的第四目的在于提供一种豆腐分级多孔活性炭，原料低廉，能够用于超级电容器电极材料。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种豆腐扩孔方法，用于制备豆腐分级多孔活性炭，其包括将含水的豆腐冷冻至水分凝结成冰。本专利技术提出一种豆腐粉的制备方法，其包括：将豆腐置于常温下晾晒滤去冰水，再烘干至恒重，粉碎；豆腐是由上述的豆腐扩孔方法处理制得。本专利技术提出一种豆腐分级多孔活性炭的制备方法，其包括：将豆腐粉依次经过浸泡吸附活化剂处理和碳化处理；豆腐粉是由上述的豆腐粉的制备方法制得。本专利技术提出一种豆腐分级多孔活性炭，由上述的豆腐分级多孔活性炭的制备方法制得。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术提供的一种豆腐扩孔方法，用于制备豆腐分级多孔活性炭。通过冰冻使豆腐中的水分凝结成冰，通过简单的冰模板过程保留甚至扩大豆腐基体中的孔隙结构，将豆腐基体本身的孔道贯通，使在后续制备豆腐多级多孔活性炭的方法中，活化剂浸泡过程利用豆腐孔隙的毛细管渗透作用进入到孔隙中，使得活化剂均匀充分地渗透到豆腐粉基体内部以便后续碳化和活化致孔过程均匀充分。本专利技术提供的一种豆腐粉的制备方法，通过将经过豆腐扩孔方法制备的豆腐滤去水分和冰模板并烘干磨粉，去除冰模板后保留了原来丰富的孔隙结构，为后续制备豆腐分级多孔活性炭提供一种孔隙结构被扩大的豆腐粉。本专利技术提供的一种豆腐分级多孔活性炭的制备方法，采用无模板法制备得到多孔活性炭。通过将由扩孔处理后的干燥豆腐粉依次经过浸泡吸附活化剂处理和碳化处理，经过扩孔处理后的豆腐粉能够在后续吸附更多活化剂以及碳化活化。本专利技术直接以原料丰富、价格低廉的豆腐为生物质碳源，成本较低，大大提高低附加值的生物质材料的经济价值。此外，此制备方法主要涉及冰冻处理过程和碳化、活化处理相结合的一步高温处理过程，即通过简单的豆腐基体孔道扩张、室温下活化剂渗透吸附和碳化三步法制备结构良好的分级多孔活性炭。该方法全过程并不需要多步高温处理、也不涉及蒸汽处理，不需要脱硬模版等扩孔过程，大大简化了工艺路线，节约能源同时降低了成本且具有极强的普适性，几乎所有的生物质都适用。本专利技术提供的一种豆腐分级多孔活性炭，利用低廉的豆腐分级多孔活性炭，大大提高低附加值的生物质材料的经济价值，为超级电容器提供一种高性能的电极材料。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例不同活化剂处理得到的豆腐分级多孔活性炭的X-射线衍射图谱；图2为本专利技术实施例不同活化剂处理得到的豆腐分级多孔活性炭的拉曼光谱；图3为本专利技术实施例不同活化剂处理得到的豆腐分级多孔活性炭的扫描电镜SEM图；图4为本专利技术实施例不同活化剂处理得到的豆腐分级多孔活性炭的氮气吸脱附曲线；图5为本专利技术实施例不同活化剂处理得到的豆腐分级多孔活性炭的孔径分布情况；图6为本专利技术实施例不同活化剂处理得到的豆腐分级多孔活性炭的充放电曲线(IAg-1)；图7为本专利技术实施例不同活化剂处理得到的豆腐分级多孔活性炭的倍率性能曲线。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的一种豆腐扩孔方法及豆腐粉的制备方法及豆腐分级多孔活性炭及其制备方法进行具体说明。本专利技术提供一种豆腐扩孔方法，其包括将含水的豆腐冷冻至水分凝结成冰。进一步地，为了将豆腐中的水分完全凝结成冰，完成豆腐基体的扩孔过程，将含水的豆腐切成厚度为0.5～1cm的块状，置于-25～-3℃的环境下8～18h冷冻。进一步地，为了防止豆腐中的水分蒸发，在冰冻前，先将豆腐块用塑料袋装好密封，再置于-25～-3℃的环境下冷冻8～18h。本专利技术提供一种豆腐粉的制备方法，将经过冰冻扩孔后的豆腐置于常温下晾晒滤去冰水，再烘干至恒重，粉碎。进一步地，取出冰冻的豆腐后，先将豆腐于常温下晾晒2～5h滤去冰水，再置于80～120℃烘箱中烘干至恒重，使用粉碎机将干燥的豆腐粉碎后过60目筛筛分得到较细的豆腐粉。去除冰模板后保留了原来丰富的孔隙结构，为后续制备豆腐分级多孔活性炭提供一种孔隙结构被扩大的豆腐粉。本专利技术提供一种豆腐分级多孔活性炭的制备方法，其包括将由上述制得的豆腐粉依次经过浸泡吸附活化剂处理和碳化处理。进一步地，豆腐分级多孔活性炭的制备方法包括由上述制得的豆腐粉依次经过去杂质处理、浸泡吸附活化剂处理、碳化处理和后处理，具体包括以下步骤：1、去杂质处理将豆腐粉加入到烧杯中，然后加入一定量的酸性溶液中，常温下搅拌0.5～1h，转移至反应釜，加热至100～120℃反应0.5～1h出去其中的金属离子，得到深黄色糊状物，自然冷却后进行抽滤，用蒸馏水洗涤多次至pH至中性，置于80～120℃烘箱中烘干至恒重；优选地，酸性溶液为浓度0.8～1.2mol/L的盐酸或硫酸，每克豆腐粉加入10～15mL酸性溶液。2、浸泡吸附活化剂处理称取适量的豆腐粉和活化剂加入蒸馏水混合均匀，浸泡9～15h后，置于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种豆腐扩孔方法，用于制备豆腐分级多孔活性炭，其特征在于，所述豆腐扩孔方法包括将含水的豆腐冷冻至水分凝结成冰。

【技术特征摘要】
1.一种豆腐扩孔方法，用于制备豆腐分级多孔活性炭，其特征在于，所述豆腐扩孔方法包括将含水的豆腐冷冻至水分凝结成冰。2.根据权利要求1所述的豆腐扩孔方法，其特征在于，冷冻含水的豆腐的方法包括将含水的豆腐于-25～-3℃的环境下冷冻8～18h。3.一种豆腐粉的制备方法，其特征在于，所述豆腐粉的制备方法包括：将豆腐置于常温下晾晒滤去冰水，再烘干至恒重，粉碎；豆腐是由权利要求1或2所述的豆腐扩孔方法处理制得。4.一种豆腐分级多孔活性炭的制备方法，其特征在于，所述豆腐分级多孔活性炭的制备方法包括：将豆腐粉依次经过浸泡吸附活化剂处理和碳化处理；豆腐粉是由权利要求3所述的豆腐粉的制备方法制得。5.根据权利要求4所述的豆腐分级多孔活性炭的制备方法，其特征在于，所述浸泡吸附活化剂处理包括：将豆腐粉和活化剂加入蒸馏水混合均匀，浸泡9～15h，烘干；所述豆腐粉和所述活化剂的质量比为1：1～3，加入的所述蒸馏水的体积量与所述豆腐粉和所述活化剂总质量之比为1：4～10。6.根据权利要求4所述的豆腐分级多孔活性炭的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷英，林亮，杨富文，谢华明，郭黎旭，
申请(专利权)人：四川理工学院，
类型：发明
国别省市：四川,51