一种高氮生物炭复合材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提出了一种高氮生物炭复合材料及其制备方法和用途，制备方法包括以下步骤：以高氮生物质为碳源和氮源，将其与酸进行混合洗涤调制；将上述所获的固体产物置于热解设备，并将含碳气体通入热解设备使固体产物在富碳气氛下进行热解，从室温开始加热设备至预设温度，处理一段时间后冷却至室温，实现高氮生物质一步炭化与活化，制得氮自掺杂活性生物炭；在氮自掺杂活性生物炭上进行金属氧化物包覆获得高氮生物炭复合材料。该利用非惰性气氛含碳气体实现高氮生物质一步炭化与活化，并通过包覆过渡金属氧化物提升炭电极能量密度，实现生物炭结构原位氮自掺杂与功能化，该高氮生物炭复合材料可用于制备超级电容器或离子电池的电极。

【技术实现步骤摘要】
一种高氮生物炭复合材料及其制备方法和用途
本专利技术涉及有机固体废弃物高值化利用的
，具体涉及一种利用高含氮的生物质在富碳气氛与液相体系下制备具有多级孔道的过渡金属氧化物包覆的功能型生物炭复合材料，而后在超级电容器等储能领域的应用。
技术介绍
生物质是唯一一种CO2净零排放的可再生资源。通过热解可将生物质转化为气、液、固三态产物，是一种简易的生物质高值利用技术。生物质种类繁多，其中一类生物质本身具有较高的氮含量，如豆饼渣、豆腐渣、虾壳、蟹壳、藻类等。以豆饼渣为例，豆饼渣是大豆压榨提取大豆油后所得副产品，是一种粗蛋白含量高的原料，粗蛋白含量可达46%以上，常被用作畜禽蛋白饲料。然而，豆饼渣中含有较多抗营养因子和抗原物质，会对畜禽生长带来一定危害，其已被确认为诱导畜禽消化道疾病发病的关键因素之一，因此限制了豆饼渣在饲料领域中的应用，使其更多成为有机固体废弃物。豆饼渣作为生物质的一种，可通过前述热解技术，将其简易方便地转化为具有较高比表面积、较发达孔隙结构的多孔生物炭；且由于高含粗蛋白，豆饼渣是一种天然高含氮原料，氮含量通常可达8wt.%以上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高氮生物炭复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1.以高氮生物质为碳源和氮源，将其与酸进行混合洗涤调制，得到固体产物；/nS2.将步骤S1中所获的固体产物置于热解设备，并将含碳气体通入热解设备使固体产物在富碳气氛下进行热解，从室温开始加热设备至预设温度，处理一段时间后冷却至室温，实现高氮生物质一步炭化与活化，制得氮自掺杂活性生物炭；/nS3.在氮自掺杂活性生物炭上进行金属氧化物包覆获得高氮生物炭复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种高氮生物炭复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.以高氮生物质为碳源和氮源，将其与酸进行混合洗涤调制，得到固体产物；
S2.将步骤S1中所获的固体产物置于热解设备，并将含碳气体通入热解设备使固体产物在富碳气氛下进行热解，从室温开始加热设备至预设温度，处理一段时间后冷却至室温，实现高氮生物质一步炭化与活化，制得氮自掺杂活性生物炭；
S3.在氮自掺杂活性生物炭上进行金属氧化物包覆获得高氮生物炭复合材料。


2.如权利要求1所述的一种高氮生物炭复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述高氮生物质本体氮含量不低于4wt.%，包括豆饼渣、豆腐渣、虾壳、蟹壳、藻类中的一种或多种组合。


3.如权利要求2所述的一种高氮生物炭复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中混合洗涤调制具体包括如下步骤：将所述高氮生物质与一定浓度的酸混合，加热至一定温度进行磁力搅拌反复酸洗，而后用蒸馏水冲洗至滤液呈中性，获得固相洗涤生物质，所述酸的浓度为0.5-2M，所述温度为60-80℃，所述酸为HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4、CH3COOH的一种或多种组合。


4.如权利要求3所述的一种高氮生物炭复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中混合洗涤调制还包括如下步骤：将所述固相洗涤生物质与微量活化剂均匀混合，制得微量活化剂生物质共混物，所述微量活化剂为低腐蚀性碱金属盐。


5.如权利要求4所述的一种高氮生物炭复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中置入热解...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树荣，李允超，丁岩，朱玲君，邱坤赞，周劲松，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33