具有核壳结构的多孔碳复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种具有核壳结构的多孔碳复合材料，包括多孔碳颗粒和包覆所述多孔碳颗粒的无机多孔层。本发明专利技术还提供一种上述多孔碳复合材料的制备方法，包括活化处理、形成包覆层和碳化处理，其中，所述形成包覆层的步骤包括先提供一包覆溶液，该包覆溶液包括均匀混合的无机层前驱体和造孔剂，再在烟草活化颗粒的表面形成无机凝胶包覆层。在碳化处理过程中，所述无机凝胶层变成无机多孔层，同时从烟草材料中逸出的烟碱在无机多孔层形成之前被束缚，所提供的微环境促进了烟碱的碳化，有效提高了烟草基碳材料制备过程中内源氮元素的利用率和碳产品的收率。本发明专利技术还提供一种多孔碳复合材料在卷烟滤嘴、土壤改良剂、水处理吸附剂或电极中的应用。电极中的应用。电极中的应用。

【技术实现步骤摘要】
具有核壳结构的多孔碳复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种烟草废弃物的回收利用，尤其涉及一种具有核壳结构的多孔碳复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]我国是世界烟草大国，其种植面积、总产量、卷烟产量及销售量均居世界首位。在烟叶及加工过程中不可避免会产生大量的废弃物，据统计，仅2015年产生的烟秆就达1.163
×
106吨。由于烟秆可用性相对较差，绝大部分以掩埋丢弃或焚烧的方式处理，综合利用率极低，不仅造成了环境污染，而且浪费了大量的现有资源。
[0003]活性炭是一类多孔固体碳材料，因其具有发达的空隙结构和巨大的比表面积，因而赋予其独特的强吸附性能，加上其化学性质稳定，不溶于水和其他大部分溶剂，使其在吸附、分离、催化等领域得到广泛应用。研究表明，活性炭与醋酸纤维按一定比例制成的二元复合滤棒在选择性降低卷烟焦油、苯并芘、羰基化合物等方面效果显著，故新型功能性活性炭的制备对于卷烟降焦减害具有十分重要的意义。
[0004]烟草基多孔碳的制备主要是基于原料的热转化过程，按照是否有外加活本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有核壳结构的多孔碳复合材料，其特征在于：包括多孔碳颗粒和包覆所述多孔碳颗粒的无机多孔层。2.根据权利要求1所述的多孔碳复合材料，其特征在于：所述多孔碳颗粒为梯级含氮多孔碳颗粒，粒度为20～200目。3. 根据权利要求2所述的多孔碳复合材料，其特征在于：所述无机多孔层的厚度低于且等于200 nm，该无机多孔层包括若干微孔，所述微孔的孔径0.3～2 nm。4.根据权利要求1～3任一项所述的多孔碳复合材料，其特征在于：所述无机多孔层为二氧化硅多孔层、二氧化钛多孔层、硅铝酸盐多孔层、硅磷铝酸盐多孔层、硅铝酸盐掺杂材料多孔层或硅磷铝酸盐掺杂材料多孔层。5.一种权利要求1～4任一项所述的多孔碳复合材料的制备方法，包括：活化处理 提供一活化溶液，所述活化溶液包括质量分数为1%～20%的活化剂；先将烟草颗粒原料浸渍于所述活化溶液中，再进行干燥处理，使所述烟草颗粒原料负载所述活化剂，得到烟草活化颗粒；形成包覆层 提供一包覆溶液，该包覆溶液包括均匀混合的无机层前驱体和造孔剂；将所述包覆溶液滴加到所述烟草活化颗粒中，然后于30～100℃干燥，获得无机层凝胶包覆烟草颗粒，所述无机层凝胶包覆烟草颗粒包括所述烟草活化颗粒和包覆在所述烟草活化颗粒表面的无机凝胶包覆层，且所述无机凝胶包覆层由混合的无机凝胶材料和所述造孔剂组成；碳化处理 对所述无机层凝胶包覆烟草颗粒进行碳化处理，制得上述具有核壳结构的多孔碳复合材料。6.根据权利要求5所述的多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于：在所述活化的步骤中，所述活化剂在所述烟草颗粒原料上的负载量为所述烟草颗粒原料质量的0.5%～20%。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金棒，贾楠，艾继涛，邱纪青，刘亚丽，汪志波，郑路，张仕华，洪群业，
申请(专利权)人：中国烟草总公司郑州烟草研究院，
类型：发明
国别省市：