一种生物质多孔碳的生物吸收制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质多孔碳的生物吸收制备方法，首先收集在被金属离子污染的土壤或污水环境中生长的生物质，而后，对收集得到的生物质进行干燥、预氧化、活化、碳化等一系列后处理，制得具有先进储能结构和优异电化学性能的活性材料。这些生物通过对环境中金属离子的吸收，利用其本身生长发育的各个阶段，使其体内分布有均匀的金属离子、金属螯合物和金属颗粒，在经过N2@NH3混合气氛条件下的预氧化和碳化后，这些金属的存在形式会改变，变成氮化物的形式，而金属氮化物将有利于最终产物的电化学性能，适用于所有水生植物、陆生植物及真菌类，它们均可通过本发明专利技术所述的制备方法，制得具有优异电化学性能的电极材料。得具有优异电化学性能的电极材料。得具有优异电化学性能的电极材料。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质多孔碳的生物吸收制备方法


[0001]本专利技术涉及可再生绿色能源材料
，尤其涉及一种生物质多孔碳的生物吸收制备方法。

技术介绍

[0002]化石燃料的过度消耗使世界面临严重的环境污染和能源危机问题，这促使人们积极寻求能够作为替代品的可再生绿色能源。传统的可再生绿色能源包括太阳能、潮汐能、风能和地热能等。然而，这些可再生能源存在来源不稳定和分布不均的缺点。
[0003]由此，对可再生能源的捕获、储存和运输提出了重要挑战。此外，便携式电子产品和新能源汽车的发展，也迫切需要开发更高效的储能。

技术实现思路

[0004]1.要解决的技术问题
[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中便携式电子产品和新能源汽车的发展，也迫切需要开发更高效储能的问题，而提出的一种生物质多孔碳的生物吸收制备方法。
[0006]2.技术方案
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0008]一种生物质多孔碳的生物吸收制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1：首先将研究对象培养于被金属离子污染的土壤或者污水中，培养周期为7天
‑
90天；
[0010]步骤2：收集步骤1所述研究对象生物质并进行干燥；
[0011]步骤3：对步骤2所述研究对象的生物质在管式炉中进行预氧化；预氧化条件：300
‑
600℃，N2@NH3混合气氛；
[0012]步骤4：使用活化剂对步骤3烧结好的样品进行活化；
[0013]步骤5：将步骤4所述活化好的样品放置在管式炉中进行碳化，500
‑
1000℃，N2@NH3混合气氛；
[0014]步骤6：使用去离子水，将步骤5所述烧结好的样品反复洗涤至中性；
[0015]步骤7：对步骤6所述洗至中性的样品进行干燥。
[0016]优选地，所述步骤1中所述研究对象为所有水生植物或陆生植物或真菌类；金属指的是人类已知的所有金属元素，典型的例子有铬、钒、钴、镍、铜、锌、钼、银、镉、钨、铂、金等元素。
[0017]优选地，所述步骤2中所述的对植物生物质进行收集，收集之后需要用去离子水反复冲洗，确保将植物表面冲洗干净；干燥方式，为真空干燥、鼓风干燥或冷冻干燥，真空干燥或鼓风干燥的温度设置范围为50
‑
100℃，干燥时间为1
‑
7天，并需要将干燥好后的样品用粉碎机或者研钵研成粉末。
[0018]优选地，所述步骤3中所述管式炉中的N2@NH3混合气氛，N2和NH3的体积流速比可
以是1：9、2：8、3：7、4：6、5：5、6：4、7：3、8：2以及9：1；在管式炉中的烧结过程，其升温速率可以是1
‑
10℃/min，在烧结的最高温度处，需保温60
‑
240min。
[0019]优选地，所述步骤4中所述的活化剂可以是碱性溶液，譬如氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液，也可以是中性溶液，譬如氯化锌溶液、氯化钾溶液；生物质炭与活化剂的质量比可以是1：3；1：4；1：5；对样品的活化过程，可以是将样品加入活化溶液或者活化溶液加入样品之后，采用磁力搅拌活化或者超声活化，活化时间为1
‑
48小时，活化温度为15℃
‑
75℃。
[0020]优选地，所述步骤5中所述的管式炉中进行的热反应，其升温速率可以是1
‑
10℃/min，在烧结的最高温度处，需保温120
‑
240min。
[0021]优选地，所述步骤6中所述的样品清洗方法为抽滤清洗或者离心清洗；洗至中性的判别方式为：使用pH计直接测量清洗液的pH值，pH值为7
±
0.5时即可，或者使用pH试纸进行判断，清洗液滴加在pH试纸上时，pH试纸显示中性即可，抽滤清洗是使用真空泵将样品进行抽滤清洗，直至洗液pH值呈中性；离心清洗是利用离心机分离固液，直至上清液pH值呈中性。
[0022]优选地，所述步骤7中所述的干燥方式可以是真空干燥、鼓风干燥或冷冻干燥；真空干燥或鼓风干燥的温度设置范围为50
‑
100℃，干燥时间一般为2
‑
4天，当载体中的样品不再粘附在载体壁上时，说明干燥完全。
[0023]优选地，所述土壤或者污水中的金属成分可以是单一金属成分，也可以是多种金属成分。
[0024]优选地，包括如下步骤：
[0025]S1：将植物培养于被单一或者多种金属离子污染的土壤或者污水中，培养7
‑
90天；
[0026]S2：植物培养结束后，收集生物质，并使用去离子水反复冲洗生物质表面，直至冲洗干净，然后对其进行干燥，干燥方法为真空干燥、鼓风干燥或冷冻干燥，真空干燥或鼓风干燥的温度设置范围为50
‑
100℃，干燥时间为1
‑
7天；
[0027]S3：使用粉碎机将干燥好的生物质样品进行粉碎，然后，将粉碎好的生物质样品装入干净的瓷舟中，而后将装有样品的瓷舟放置于管式炉中，管式炉的升温速率为1
‑
10℃/min，在N2@NH3的混合气氛下于300
‑
600℃下保温1
‑
4小时，N2和NH3的体积流速比可以是1：9、2：8、3：7、4：6、5：5、6：4、7：3、8：2以及9：1；
[0028]S4：使用研钵，将S3的样品进一步研磨，尔后在去离子水中，以1：3或1：4或1：5(生物质：强碱)的质量比对样品进行磁力搅拌活化或者超声活化；
[0029]S5：将活化好的样品进行干燥，可以是真空干燥、鼓风干燥和冷冻干燥，其中，真空干燥或鼓风干燥的温度设置为50
‑
100℃，干燥时间1
‑
5天，然后将其放置于干净瓷舟中于管式炉中进行碳化，其中，碳化温度为500
‑
1000℃，气氛为N2@NH3混合气氛；
[0030]S6：使用去离子水，将S5所述烧结好的样品反复洗涤至中性，样品清洗方法为离心清洗或抽滤清洗，洗至中性的判别方式为：使用pH计直接测量清洗液的pH值，pH值为7
±
0.5时即可，或者使用pH试纸进行判断，清洗液滴加在pH试纸上时，pH试纸显示中性即可；
[0031]S7：对S6所述洗至中性的样品进行干燥，样品干燥方式为真空干燥、鼓风干燥或冷冻干燥，真空干燥或鼓风干燥的温度设置范围为50
‑
100℃，干燥时间为1
‑
7天。
[0032]3.有益效果
[0033]相比于现有技术，本专利技术的优点在于：
[0034](1)本专利技术中，提供的生物质多孔碳的生物吸收制备方法，收集在被金属离子污染的土壤或污水环境中生长的生物质；而后，对收集得到的生物质进行干燥、预氧化、活化、碳化等一系列后处理，制得具有先进储能结构和优异电化学性能的电极材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质多孔碳的生物吸收制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：首先将研究对象培养于被金属离子污染的土壤或者污水中，培养周期为7天
‑
90天；步骤2：收集步骤1所述研究对象生物质并进行干燥；步骤3：对步骤2所述研究对象的生物质在管式炉中进行预氧化；预氧化条件：300
‑
600℃，N2@NH3混合气氛；步骤4：使用活化剂对步骤3烧结好的样品进行活化；步骤5：将步骤4所述活化好的样品放置在管式炉中进行碳化，500
‑
1000℃，N2@NH3混合气氛；步骤6：使用去离子水，将步骤5所述烧结好的样品反复洗涤至中性；步骤7：对步骤6所述洗至中性的样品进行干燥。2.根据权利要求1所述的一种生物质多孔碳的生物吸收制备方法，其特征在于，所述步骤1中所述研究对象为所有水生植物或陆生植物或真菌类；金属指的是人类已知的所有金属元素，典型的例子有铬、钒、钴、镍、铜、锌、钼、银、镉、钨、铂、金等元素。3.根据权利要求1所述的一种生物质多孔碳的生物吸收制备方法，其特征在于，所述步骤2中所述的对植物生物质进行收集，收集之后需要用去离子水反复冲洗，确保将植物表面冲洗干净；干燥方式，为真空干燥、鼓风干燥或冷冻干燥，真空干燥或鼓风干燥的温度设置范围为50
‑
100℃，干燥时间为1
‑
7天，并需要将干燥好后的样品用粉碎机或者研钵研成粉末。4.根据权利要求1所述的一种生物质多孔碳的生物吸收制备方法，其特征在于，所述步骤3中所述管式炉中的N2@NH3混合气氛，N2和NH3的体积流速比可以是1：9、2：8、3：7、4：6、5：5、6：4、7：3、8：2以及9：1；在管式炉中的烧结过程，其升温速率可以是1
‑
10℃/min，在烧结的最高温度处，需保温60
‑
240min。5.根据权利要求1所述的一种生物质多孔碳的生物吸收制备方法，其特征在于，所述步骤4中所述的活化剂可以是碱性溶液，譬如氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液，也可以是中性溶液，譬如氯化锌溶液、氯化钾溶液；生物质炭与活化剂的质量比可以是1：3；1：4；1：5；对样品的活化过程，可以是将样品加入活化溶液或者活化溶液加入样品之后，采用磁力搅拌活化或者超声活化，活化时间为1
‑
48小时，活化温度为15℃
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75℃。6.根据权利要求1所述的一种生物质多孔碳的生物吸收制备方法，其特征在于，所述步骤5中所述的管式炉中进行的热反应，其升温速率可以是1
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10℃/min，在烧结的最高温度处，需保温120
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240min。7.根据权利要求1所述的一种生物质多孔碳的生物吸收制备方法，其特征在于，所述步骤6中所述的样品清洗方法为抽滤清洗或者离心清洗；洗至中性的判别方式为：使用pH计直接测量清洗液的pH值，pH值为7
±
0.5时即可，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉奋，曾宦中，吴强红，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：