一种生物质基活性炭材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于活性炭制备技术领域，具体涉及一种生物质基活性炭材料及其制备方法和应用。该方法包括：1)将甘蔗渣和甘蔗叶分经过洗涤、烘干、粉碎得到混合物A；2)将混合物A在真空条件下，以4～6℃/min的升温速率将混合物升温至500℃，并碳化1～3h，碳化后依次利用稀盐酸和超纯水洗涤，到混合物B；3)将混合物B与氢氧化钠按照质量比(1:1)～(1:3)进行混合，然后在真空条件下，以4～6℃/min的升温速率将混合物的温度升至500℃～900℃，并保持1～3h，随后依次经过盐酸洗涤和超纯水洗涤，得到生物质活性炭。本发明专利技术的原料为甘蔗渣和甘蔗叶，成本极低同时能够提高甘蔗渣和甘蔗叶的利用价值。同时能够提高甘蔗渣和甘蔗叶的利用价值。同时能够提高甘蔗渣和甘蔗叶的利用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质基活性炭材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于活性炭制备
，具体涉及一种生物质基活性炭材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]我国有丰富的生物质资源，产生的生物质副产物很多，但利用率不高，常被视为废弃物，造成了严重的资源浪费。而这些废弃物是很好的炭材料前驱体。首先，植物的成分是各种有机化合物，富含碳元素。此外，植物生长过程中需要其他元素，包括非金属元素和金属元素，对所得活性炭的表面特性起着至关重要的作用。其次，植物内部有基本的生物功能：物质运输。植物通过光合作用生长，含有水、无机盐、有机成分，植物内部有着天然独特的孔道结构，用其制备的活性炭具有独特的三维多孔结构。利用生物质制备的活性炭，具有发达的孔隙结构，相互交错的空间结构，具有优异的性质。生物质炭主要通过各种热化学转化途径制备。目前，常用的制备多孔炭的热化学方法，主要包括碳化法、活化法和模板方法。活性炭材料的制备有多种方法，因此，任何在活性炭材料制备领域方面的进一步的创新都是值得关注的。而当其能够利用到生物质材料，尤其是能够利用到渣料，则会更加具有实际意义。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种生物质基活性炭材料及其制备方法。
[0004]本专利技术所提供的技术方案如下：
[0005]一种生物质基活性炭材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一：将甘蔗渣和甘蔗叶分别用无水乙醇浸泡，再用超纯水洗涤干净，再用烘箱烘干，然后粉碎至200目以下，然后将甘蔗渣和甘蔗叶混合，得到混合物A；
[0007]步骤二：将步骤一得到的所述混合物A在真空条件下，以4～6℃/min的升温速率将混合物升温至500℃，并碳化1～3h，碳化后依次利用稀盐酸和超纯水洗涤，到混合物B；
[0008]步骤三：将步骤二得到的所述混合物B与氢氧化钠按照质量比(1:1)～(1:3)进行混合，然后在真空条件下，以4～6℃/min的升温速率将混合物的温度升至500℃～900℃，并保持1～3h，随后依次经过盐酸洗涤和超纯水洗涤，得到生物质活性炭。
[0009]上述技术方案中：
[0010]基于步骤一，可以得到适于后续处理的原料；
[0011]基于步骤二，可以对原料进行预碳化；
[0012]基于步骤三，可以实现对预碳化的材料进行活化，并进而煅烧得到生物质活性炭。并且，在步骤三中进行活化处理，可以减少氢氧化钠用量。
[0013]本专利技术的原料为甘蔗渣和甘蔗叶，成本极低同时能够提高甘蔗渣和甘蔗叶的利用价值。
[0014]具体的，步骤一中，甘蔗渣与甘蔗叶的用量比为100:(100～200)份。
[0015]甘蔗渣中纤维素含量约32％，半纤维素含量约24％，木质素含量约32％；甘蔗叶中纤维素含量约47％，半纤维素含量约23％，木质素含量约17％。纤维素可以确保活性炭中C元素含量，木质素可以提高产率。从两者的用量而言，甘蔗渣的用量过高会导致各阶段产物中C元素含量较低，甘蔗渣的用量过低会导致产率较低。本专利技术所限定的上述比例，可以同时确保产物中C元素含量和转化过程中的产率。
[0016]优选的，步骤二和步骤三的升温速率为5℃/min。本申请中，升温速率过高，气体产生的速率大于扩散速率，气体无法短时间从原料内部逸出，会导致碳基体严重坍塌，会产生较大的孔隙，不利于活性炭孔隙结构发育，不利于活性炭结构的有序化，导电性降低。过低的升温速率，导致时间制备时间增加，会增加能耗。
[0017]本专利技术还提供了根据上述制备方法制备得到的生物质基活性炭材料。
[0018]具体的，其比表面积为1015～1759cm2/g。。
[0019]具体的，其总孔容为0.28～0.81cm3/g。。
[0020]具体的，其微孔孔容为0.21～0.54cm3/g。。
[0021]本专利技术还提供了上述生物质基活性炭材料的应用，用于制备电极。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]1)本专利技术的原料为甘蔗渣和甘蔗叶，成本极低同时能够提高甘蔗渣和甘蔗叶的利用价值。
[0024]2)制备的活性炭具有发达的孔隙结构和较高的比表面积，用途广泛，可以用以金属离子吸附、色素吸附、污水处理、电容器等领域。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例1中的电极片的不同电流密度下充放电曲线。
具体实施方式
[0026]以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0027]实施例1：
[0028]一种生物质活性炭的制备方法，生物质炭前驱体为甘蔗渣和甘蔗叶的混合物，包括以下步骤：
[0029]步骤一：将甘蔗渣和甘蔗叶用无水乙醇，浸泡2h，再用超纯水洗涤干净，并用烘箱，60℃烘12h，然后粉碎至200目以下。按甘蔗渣与甘蔗叶重量比1:1.5的方式混合甘蔗渣粉末与甘蔗叶粉末，得到混合物A。
[0030]步骤二：将混合物A在真空条件下，以5℃/min的升温速率升温至500℃的条件下碳化2h，碳化后利用稀盐酸和超纯水洗涤得到混合物B。
[0031]步骤三：将得到的混合物B与氢氧化钠按照质量比1:2进行混合，然后在真空条件下，以升温速率5℃/min下将温度升至700℃保持2h，随后经过盐酸洗涤和超纯水洗涤后得到生物质活性炭。
[0032]性能检测：
[0033]将上述活性炭用于电极材料制备成电极片，经测试可得到如表1的如下结果。结果
显示，在0.5A/g的电流密度下，电容量值高达333F/g，说明经此方法制备的活性炭用于电极材料是可行的，具有良好的电化学性能。该电极不同电流密度下电容值具体如表1所示：
[0034]表1不同电流密度下电容值
[0035]电流密度0.5A/g1A/g2A/g3A/g5A/g10A/g容量333F/g310F/g298F/g291F/g283F/g274F/g
[0036]实施例2：
[0037]一种生物质活性炭的制备方法，生物质炭前驱体为甘蔗渣和甘蔗叶的混合物，包括以下步骤：
[0038]步骤一：将甘蔗渣和甘蔗叶用无水乙醇，浸泡2h，再用超纯水洗涤干净，并用烘箱，60℃烘12h，然后粉碎至200目以下。按甘蔗渣与甘蔗叶重量比1:1的方式混合甘蔗渣粉末与甘蔗叶粉末，得到混合物A。
[0039]步骤二：将混合物A在真空条件下，以5℃/min的升温速率升温至500℃的条件下碳化2h，碳化后利用稀盐酸和超纯水洗涤得到混合物B。
[0040]步骤三：将得到的混合物B与氢氧化钠按照质量比1:3进行混合，然后在真空条件下，以升温速率5℃/min下将温度升至800℃保持2h，随后经过盐酸洗涤和超纯水洗涤后得到生物质活性炭。
[0041]实施例3：
[0042]一种生物质活性炭的制备方法，生物质炭前驱体为甘蔗渣和甘蔗叶的混合物，包括以下步骤：
[0043]步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质基活性炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将甘蔗渣和甘蔗叶分别用无水乙醇浸泡，再用超纯水洗涤干净，再用烘箱烘干，然后粉碎至200目以下，然后将甘蔗渣和甘蔗叶混合，得到混合物A；步骤二：将步骤一得到的所述混合物A在真空条件下，以4～6℃/min的升温速率将混合物升温至500℃，并碳化1～3h，碳化后依次利用稀盐酸和超纯水洗涤，到混合物B；步骤三：将步骤二得到的所述混合物B与氢氧化钠按照质量比(1:1)～(1:3)进行混合，然后在真空条件下，以4～6℃/min的升温速率将混合物的温度升至500℃～900℃，并保持1～3h，随后依次经过盐酸洗涤和超纯水洗涤，得到生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔维国，魏勃，李爱红，
申请(专利权)人：天津普兰能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：