The invention belongs to the field of biomass energy utilization, and discloses a method for preparing high strength carbon materials from biomass. The method includes: (a) selecting biomass as raw material, one part is pyrolyzed for the first time in inert atmosphere to obtain pyrolysis products including solid coke and liquid tar, the other part is hydrolyzed and filtered to obtain hydrolysate rich in furfural and 5 hydroxymethyl fural; (b) mixing solid tar, liquid tar and hydrolysate. The mixed solution was obtained and pyrolyzed for the second time. In this process, furfural and 5 hydroxymethyl furfural were used as promoters to make liquid tar and solid coke cross-linked and polymerized. The solid material produced was used as carbon material after cooling. Through the invention, a new method for preparing high strength carbon material from cheap and easily available biomass is proposed. The prepared carbon material has high strength and realizes high value utilization of biomass energy.
【技术实现步骤摘要】
一种生物质制备高强度炭材料的方法
本专利技术属于生物质能利用领域,更具体地,涉及一种生物质制备高强度炭材料的方法。
技术介绍
高强度碳材料,须具有良好的强度、力学性能和电学性能等,在多种工业应用中需求量巨大,例如钢铁工业中所用的冶金焦。目前上述高强度碳材料的生产制造过程需要消耗炼焦煤、煤焦油沥青等化石燃料,对环境造成的危害较大。因此,利用环境友好型资源制造高强度碳材料的技术亟待开发。生物质是唯一含碳的可再生资源,具有清洁、可再生、分布广泛和碳中性等特点,可替代化石燃料用于制备高强度炭材料。目前,通过生物质热解半焦可制备含有微孔及中孔的炭材料。然而,由于热解半焦的生成是伴随着挥发分析出的碳化过程,所以其多孔结构难以避免,进而导致生物质热解半焦制备的炭材料强度低,无法满足高强度炭材料的需求。大量研究通过尝试热解不同生物质原料,改变不同反应条件来降低热解半焦的孔隙率,但结果仍不满足高品质碳材料要求。因此,亟需一种新的技术路线改善生物质基炭材料强度弱的缺点。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本专利技术提供了一种生物质制备高强度炭材料的方法,该方法通过将生物质分别热解和水解,并将热解得到的焦、焦油和水解得到的水解液混合,其目的在于将水解液作为促进剂,以此促进焦油和焦的交联聚合反应,利用焦油易受热成焦的特性,使用焦油受热产生的焦填补热解焦的孔隙,焦油受热产生的焦与热解焦在化学结构上紧密相联,以此提高获得的炭材料的强度。为实现上述目的,按照本专利技术的一个方面,提供了一种生物质制备高强度炭材料的方法,其特征在于,该方法包括下列步骤:(a)选取生物质作为原材料 ...
【技术保护点】
1.一种生物质制备高强度炭材料的方法,其特征在于,该方法包括下列步骤:(a)选取生物质作为原材料,并将其分为两部分,一部分所述生物质在惰性气氛中进行第一次热解,获得包括有固态焦和液态焦油的热解产物,将另外一部分所述生物质水解并将水解产物过滤,获得含有糠醛和5‑羟甲基糠醛的水解液;(b)将所述固态焦、液态焦油和水解液混合获得混合溶液,将该混合溶液进行第二次热解,该第二次热解后生成的固体物质冷却后即为所需的炭材料,其中,所述第二次热解过程中,所述糠醛和5‑羟甲基糠醛作为促进剂使得所述液态焦油和所述固态焦发生交联聚合反应,使得所述液态焦油结焦填补所述固态焦中的孔隙,以此降低所述固态焦中的孔隙率。
【技术特征摘要】
1.一种生物质制备高强度炭材料的方法,其特征在于,该方法包括下列步骤:(a)选取生物质作为原材料,并将其分为两部分,一部分所述生物质在惰性气氛中进行第一次热解,获得包括有固态焦和液态焦油的热解产物,将另外一部分所述生物质水解并将水解产物过滤,获得含有糠醛和5-羟甲基糠醛的水解液;(b)将所述固态焦、液态焦油和水解液混合获得混合溶液,将该混合溶液进行第二次热解,该第二次热解后生成的固体物质冷却后即为所需的炭材料,其中,所述第二次热解过程中,所述糠醛和5-羟甲基糠醛作为促进剂使得所述液态焦油和所述固态焦发生交联聚合反应,使得所述液态焦油结焦填补所述固态焦中的孔隙,以此降低所述固态焦中的孔隙率。2.如权利要求1所述的一种生物质制备高强度炭材料的方法,其特征在于,在步骤(a)中,所述第一次热解的温...
【专利技术属性】
技术研发人员:汪一,熊哲,陈元静,郭俊豪,苏胜,胡松,向军,
申请(专利权)人:华中科技大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。