一种自支撑碳材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种自支撑碳材料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的自支撑碳材料具有自支撑木碳结构框架，贯穿自支撑木碳结构框架的微米级孔道以及分布在所述自支撑木碳结构框架上的纳米孔；所述纳米孔包括孔径为10纳米以下，优选为5纳米以下，更优选为2纳米以下的纳米孔。本发明专利技术提供的自支撑碳材料在维持木材原有宏观孔道结构同时引入纳米级微孔，作为电极材料，具有较高的电吸附容量，对无机阴离子的选择性高，可以适用但不限于工业含盐废水的废水电吸附脱盐，低含盐量地表水的电吸附脱盐，水中特定离子的选择性电吸附分离。水中特定离子的选择性电吸附分离。水中特定离子的选择性电吸附分离。

【技术实现步骤摘要】
一种自支撑碳材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电极技术，具体涉及一种自支撑碳材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]人类活动的过度干扰，如农业化肥的过度使用，工业污水的大量排放，使得水体中的无机盐迅速积累，对自然环境和人类健康造成了极大的威胁。由于这些盐类在水体中具有较高的溶解性及高稳定性的特点，仅仅依赖水体自身修复净化非常缓慢且困难。已经有许多技术被研究出来用于去除水体中无机盐，包括物理/化学吸附技术、反渗透技术、太阳能蒸馏技术、电渗析技术等技术。
[0003]电吸附(电容去离子)技术是一种新兴的海水淡化与水处理技术，具有耗能低、环境友好、操作简便等优点。但现有的电吸附电极材料往往为粉体材料，吸附容量有限，制备工艺复杂，需要使用粘结剂，长期稳定性较差且成本高昂，所得材料无法实现对不同离子的选择性分离，不能满足实际应用的需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足，本申请的专利技术人在电吸附用电极材料进行了广泛深入的研究，发现，木材优选榉木经硫代硫酸钠、氯化锌等不同化学试剂浸渍并碳化后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自支撑碳材料，其具有自支撑木碳结构框架、贯穿自支撑木碳结构框架的微米级孔道以及分布在所述自支撑木碳结构框架上的纳米孔；其中，所述纳米孔包括孔径为10nm以下，优选为5nm以下，更优选为2nm以下的纳米孔。2.根据权利要求1所述的自支撑碳材料，其特征在于，具有如下特征中的一个或多个：所述自支撑材料的比表面积为100m2/g
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1000m2/g，优选为300m2/g
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1000m2/g，更优选为500m2/g
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1000m2/g；所述自支撑材料的孔体积为0.2cm3/g
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1cm3/g，优选为0.25cm3/g
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0.8cm3/g；所述微米级孔道的直径为10μm
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100μm，优选为20μm
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80μm；孔径为2nm以下的纳米孔的比表面积占所述自支撑材料的比表面积的90％以上，优选95％以上；孔径为2nm以下的纳米孔的孔体积占所述自支撑材料的孔体积的60％以上，优选70％以上；孔径为1nm以下的纳米孔的比表面积占所述自支撑材料的比表面积的80％以上，优选85％以上；孔径为1nm以下的纳米孔的比表面积占孔径为2nm以下的纳米孔的比表面积的85％以上，优选90％以上；孔径为1nm以下的纳米孔的孔体积占所述自支撑材料的孔体积的35％以上，优选40％以上；孔径为1nm以下的纳米孔的孔体积占孔径为2nm以下的纳米孔的孔体积的50％以上，优选55％以上。3.一种自支撑碳材料的制备方法，包括：步骤A)用活化剂水溶液对木材进行处理，获得前驱体，其中所述活化剂溶液包括含氧酸盐、氯化物或者碱金属氢氧化物；步骤B)将所述前驱体进行碳化处理。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述木材选自榉木、椴木、刺槐、桉木、松木、椿木、杨木、柳木、桃木、杏木、苹果木、梨木、榕木、樟木、槐木、枫木、柏木、柞木、榆木、桦木、檀木、橡木、杉木、梧桐木中的一种或多种，优选为榉木。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述含氧酸盐选自硫代硫酸钠、硫酸钠、硝酸钾、磷酸钠中的至少一种，优选为硫代硫酸钠；所述氯化物的熔点为200
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈凤娟，段思聪，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：