一种生物质炭水凝胶的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质炭水凝胶的制备方法，包括以下步骤：芝麻秸秆预处理：将芝麻秸秆使用乙醇和去离子水清洗后烘干，得到干燥的预处理芝麻秸秆；生物质热解炭的制备：将预处理的芝麻秸秆粉碎成粉末状，对粉末状芝麻秸秆进行高温炭化，依次用盐酸和去离子水洗至中性，烘干后得到生物质热解活性炭；生物质炭水凝胶的制备：将丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N

【技术实现步骤摘要】
一种生物质炭水凝胶的制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料制备
，具体涉及一种生物质炭水凝胶的制备方法。

技术介绍

[0002]各国经济社会的快速发展都离不开能源的利用，对石油等产品需求量快速上升，煤炭、电力行业大量使用能源造成污染，给环境带来极大的威胁，大力发展可再生能源，用可再生能源和原料取代生化资源刻不容缓。
[0003]生物质是一种可再生的清洁能源，其开发利用对社会、经济、生态的发展和实现碳中和起着举足轻重的作用，生物质能使太阳能以化学能的形式储存在生物质中的能量形式，是人类赖以生存的重要能源之一；活性炭热稳定性好，孔道丰富，比表面积大，在吸附和电容器等方面有很多应用。芝麻秸秆作为我国的一种主要的农产品加工剩余物，利用芝麻秸秆作为生物质资源正受到越来越多的关注，将芝麻秸秆直接焚烧不仅造成资源浪费对大气环境也会造成一定的污染，如果将芝麻秸秆进行合理回收利用，这将具有良好的社会和环境效益。
[0004]水凝胶是一种可拉伸的弹性体材料，将具有特殊功能的物质引入水凝胶中可实现工具便携化，目前水凝胶广泛应用于柔性导电材料、超级电容器、药物缓释和传感器等领域。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种生物质炭水凝胶的制备方法，以克服上述技术问题。
[0006]一种生物质炭水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0007]a)芝麻秸秆预处理：
[0008]将芝麻秸秆使用乙醇和去离子水清洗后放入30
‑
80℃烘箱中烘干，得到干燥的预处理芝麻秸秆；
[0009]b)生物质热解炭的制备：
[0010]将预处理的芝麻秸秆粉碎成粉末状，过筛；
[0011]将粉末状芝麻秸秆在惰性气体的保护下，进行高温炭化，并依次用盐酸和去离子水洗至中性，烘干后得到生物质热解炭；
[0012]c)生物质炭水凝胶的制备：
[0013]将丙烯酰胺、过硫酸铵(APS)、N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺(BIS)按一定比例加入蒸馏水配置成溶液；
[0014]将生物质热解活性炭加入溶液中，然后将溶液注入模具中，放入紫外灯下照射，制成生物质炭水凝胶。
[0015]进一步地，步骤a)中，所述干燥采用60℃真空干燥，所述过筛采用200目标准分样筛，所述惰性气体为氮气或氩气。
[0016]进一步地，步骤b)中，高温炭化的具体过程为：温度为450
‑
850℃、热解时间为2
‑
4h、升温速率为5
‑
10℃/min。
[0017]进一步地，步骤b)中，高温炭化的具体过程为：温度为450
‑
600℃、热解时间为2
‑
3h、升温速率为5
‑
10℃/min。
[0018]进一步地，步骤b)中，高温炭化的具体过程为：温度为450
‑
500℃、热解时间为2h、升温速率为5
‑
10℃/min。
[0019]进一步地，步骤b)中，所述盐酸的质量分数为10％，烘干温度为105℃。
[0020]进一步地，步骤c)中，所述丙烯酰胺、过硫酸铵(APS)、N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺(BIS)的质量比为300
‑
310:7
‑
8:1。
[0021]进一步地，步骤c)中，生物质热解炭与丙烯酰胺的质量比为1:90
‑
110。
[0022]进一步地，步骤c)中，生物质热解炭与丙烯酰胺的质量比为1:100。
[0023]进一步地，步骤c)中，所述紫外灯的波长为365nm，照射时间为20
‑
60min。
[0024]有益效果：
[0025]本专利技术使用含有丰富木质素和纤维素的芝麻秸秆作为原料，减少了农作物的浪费和环境污染，芝麻秸秆的含丰富的纤维素使得制备的水凝胶有更好的抗压强度和弹性，高木质素、纤维素使得炭的比表面积更大，使活性炭的应用更为广泛，产生一定的经济效益和社会效益；
[0026]本专利技术在制备水凝胶过程中，操作简单易行，成本低，对环境无污染，符合绿色化学的理念；
[0027]本专利技术中由于活性炭的高比表面积及丰富的孔径，使得制备的水凝胶电阻变化率大,交联密度高，更有韧性，灵敏度高，可用于水凝胶传感器的制作，具有一定的实用价值。
附图说明
[0028]图1是本专利技术实施例1制得的生物质炭的氮气吸脱附曲线和孔径分布图；
[0029]图2是本专利技术实施例1制得的生物质炭的扫描电子显微图像。
[0030]图3、4、5、6、7、8、9、10分别是本专利技术实施例1、2、3、4、5、6、7及对比例1制得的生物质炭水凝胶的电阻变化率图。
[0031]图11为本专利技术实施例1及对比例1制得的水凝胶的扫描电子显微图像。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]本专利技术的一种生物质炭水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0034]a)芝麻秸秆预处理：
[0035]将芝麻秸秆使用乙醇和去离子水清洗后放入30
‑
80℃烘箱中烘干，得到干燥的预处理芝麻秸秆，所述干燥采用60℃真空干燥；
[0036]b)生物质热解炭的制备：
[0037]将预处理的芝麻秸秆粉碎成粉末状，采用200目标准分样筛进行过筛；
[0038]将粉末状芝麻秸秆在惰性气体的保护下，进行高温炭化，其中，所述惰性气体为氮气或氩气；并依次用盐酸和去离子水洗至中性，烘干后得到生物质热解炭，其中，所述盐酸的质量分数，为10％，烘干温度为105℃；
[0039]其中，高温炭化的具体过程为：温度为450
‑
850℃、热解时间为2
‑
4h、升温速率为5
‑
10℃/min；优选地，温度为450
‑
600℃、热解时间为2
‑
3h、升温速率为5
‑
10℃/min；更优选地，温度为450
‑
500℃、热解时间为2h、升温速率为5
‑
10℃/min。
[0040]c)生物质炭水凝胶的制备：
[0041]将丙烯酰胺、过硫酸铵(APS)、N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺(BIS)按一定比例加入蒸馏水配置成溶液，其中，所述丙烯酰胺、过硫酸铵(APS)、N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺(BIS)的质量比为300
‑
310:7
‑
8:1；
[0042]将生物质热解活性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质炭水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)芝麻秸秆预处理：将芝麻秸秆使用乙醇和去离子水清洗后放入30
‑
80℃烘箱中烘干，得到干燥的预处理芝麻秸秆；b)生物质热解炭的制备：将预处理的芝麻秸秆粉碎成粉末状，过筛；将粉末状芝麻秸秆在惰性气体的保护下，进行高温炭化，并依次用盐酸和去离子水洗至中性，烘干后得到生物质热解活性炭；c)生物质炭水凝胶的制备：将丙烯酰胺、过硫酸铵(APS)、N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺(BIS)按一定比例加入蒸馏水配置成溶液；将生物质热解活性炭加入溶液中，然后将溶液注入模具中，放入紫外灯下照射，制成生物质炭水凝胶。2.如权利要求1所述的一种生物质炭水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述干燥采用60℃真空干燥；步骤b)中，所述过筛采用200目标准分样筛，所述惰性气体为氮气或氩气。3.如权利要求1所述的一种生物质炭水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤b)中，高温炭化的具体过程为：温度为450
‑
850℃、热解时间为2
‑
4h、升温速率为5
‑
10℃/min。4.如权利要求4所述的一种生物质炭水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤b)中，高温炭化的具体过程为：温度为450
‑
60...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢献军，罗甜，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：