一种二氧化碳吸附用多孔碳纳米纤维材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种二氧化碳（CO2）吸附用多孔碳纳米纤维材料及其制备方法，属于纳米材料和环境治理领域。制备方法包括：热重法筛选碳前驱体和有机造孔剂；配制纺丝液；静电纺丝法得到复合纳米纤维膜；通过低温预氧化、高温碳化处理，得到超高比表面积多孔碳纳米纤维材料。此方法可免除传统碳材料制备的活化步骤，成本低，制备工艺简单，可选择性得调控其孔结构。本发明专利技术提供一种高效二氧化碳吸附剂，具有超高比表面积，超高孔隙率；具有大量的微孔及超微孔，极有利于二氧化碳吸附，使其二氧化碳吸附容量大；同时该材料具有脱附条件温和，材料可重复利用等优点，使其在二氧化碳捕集领域具有良好的应用前景和环境治理效益。

Porous carbon nanofiber material for carbon dioxide adsorption and preparation method thereof

The invention discloses a porous carbon nanofiber material for carbon dioxide (CO2) adsorption and a preparation method thereof, belonging to the field of nanometer materials and environmental treatment. The preparation method comprises: thermogravimetry screening carbon precursor and organic pore forming agent; preparing spinning solution; electrospinning composite nano fiber membrane; through low temperature oxidation, high temperature carbonization, super high specific surface area porous carbon nano fiber material. The method can avoid the activation steps of the traditional carbon material preparation, and has low cost, simple preparation process and selective control of the pore structure. This invention provides an efficient carbon dioxide adsorbent with high specific surface area, high porosity; with a large number of pores and ultramicropore, very conducive to the adsorption of carbon dioxide, the carbon dioxide adsorption capacity; at the same time, the material has advantages of mild desorption conditions, materials can be reused, so that the carbon dioxide capture the field has a good application prospect and environmental benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳吸附用多孔碳纳米纤维材料及其制备方法
本专利技术公开一种二氧化碳吸附用多孔碳纳米纤维材料及其制备方法，属于纳米材料和环境治理领域。
技术介绍
近年来，温室效应是环境领域关注的热点问题，主要由大气中温室气体的富集引起。二氧化碳是温室气体的重要组成成分，随着人类经济活动的日益频繁，化石燃料的大量消耗，大气中二氧化碳浓度逐年增高；温室效应对全球气候的影响愈来愈严重，造成全球气候变暖，极端气候时常发生等反常现象；因此，减少二氧化碳的排放和对二氧化碳捕集具有极其重要的意义。碳材料作为常用固体吸附剂，具有高比表，高孔隙率，良好的热稳定性及化学稳定性等特点，在二氧化碳吸附领域极具应用前景；国内外已有大量学者从事相关研究，报道了多种碳材料，包括活性炭、碳纳米纤维、碳纳米管、石墨烯等在二氧化碳吸附领域的应用，并取得了良好的吸附效果，比如：JamesM.Tour等（ACSAppl.Mater.Interfaces,2015,7,1376−1382），ZhenanBao等（J.Am.Chem.Soc.2016,138,1001−1009）和专利CN105664850A“一种高性能碳基二氧化碳吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化碳吸附用多孔碳纳米纤维材料及其制备方法，其特征在于该制备方法：利用热重分析仪合理得筛选出高分子作为适当的碳前躯体及有机造孔剂，通过混合静电纺丝技术和一步高温碳化处理制备多孔碳纳米纤维膜；该方法造孔性能显著，可免除传统碳材料制备中复杂的活化步骤，成本低，制备工艺简单，并且避免了活化过程的二次污染问题；根据热重分析数据合理得调控预氧化和碳化处理参数，可选择性得调控所制备材料的孔结构，形成大量的微孔和超微孔，有利于二氧化碳的吸附，是一种高效、节能、环境友好的制备方法；具体包括以下步骤：（1）取少量高分子通过热重分析仪在分析气体气氛中分析目标高分子在一定温度下的热稳定性；热稳定性好（热重分析...

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳吸附用多孔碳纳米纤维材料及其制备方法，其特征在于该制备方法：利用热重分析仪合理得筛选出高分子作为适当的碳前躯体及有机造孔剂，通过混合静电纺丝技术和一步高温碳化处理制备多孔碳纳米纤维膜；该方法造孔性能显著，可免除传统碳材料制备中复杂的活化步骤，成本低，制备工艺简单，并且避免了活化过程的二次污染问题；根据热重分析数据合理得调控预氧化和碳化处理参数，可选择性得调控所制备材料的孔结构，形成大量的微孔和超微孔，有利于二氧化碳的吸附，是一种高效、节能、环境友好的制备方法；具体包括以下步骤：（1）取少量高分子通过热重分析仪在分析气体气氛中分析目标高分子在一定温度下的热稳定性；热稳定性好（热重分析后有质量剩余）的高分子作为碳前躯体，热稳定性差（热重分析后无质量剩余）的高分子作为有机造孔剂；（2）将碳前驱体与有机造孔剂按一定比例混合溶解于有机溶剂中，配制成一定质量分数的混合纺丝液；（3）将步骤（2）中混合纺丝液转移至注射器中，通过静电纺丝技术制备复合静电纺丝纳米纤维膜；（4）将步骤（3）中得到的复合静电纺丝纳米纤维膜置于鼓风烘箱中，在空气气氛中，低温预氧化，得到预氧化多孔纳米纤维；（5）将步骤（4）中得到的预氧化多孔纳米纤维膜置于碳化炉中，高温碳化，得到多孔碳纳米纤维。2.一种二氧化碳吸附用多孔碳纳米纤维材料及其制备方法，其特征在于该材料：具有超高比表面积，超高孔隙率；具有明显的多孔结构，大量介孔和微孔共同存在；具有快速的吸附动力学，对二氧化碳吸附容量大；同时该材料吸附作用力为分子间静电作用力，脱附条件温和，材料可重复利用，在二氧化碳捕集领域具有良好的应用前景和环境治理效益。3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳吸附用多孔碳纳米纤维材料及其制备方法，其特征在于所述步骤（1）中的分析气体气氛为N2、O2或两者按9：1-1：9比例混合气体；所述步骤（1）中的一定温度为200-1000℃。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊瑶，郑煜铭，钟鹭斌，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35