[发明专利]活性炭、水热炭及其制备方法

说明书

提供了活性炭、水热炭及其制备方法。用于制备水热炭和活性炭的方法(10)包括提供(10)生物质以及将所述生物质与氧化剂混合(14)以形成生物质‑氧化剂混合物。使所述生物质‑氧化剂混合物经受(16)水热碳化过程以形成与所述生物质相比具有增加的含氧官能团含量的水热炭。将所述水热炭与活化剂混合(18)以形成水热炭‑活化剂混合物。使所述水热炭‑活化剂混合物经受(20)化学活化过程以形成活性炭。

技术领域

本发明涉及含碳材料，更特别地，涉及活性炭、水热炭(hydrochar)及其制备方法。

背景技术

随着环境问题日益加剧，可持续和可再生资源如生物质的使用引起很多关注。研究表明，含碳材料如来源于生物质的活性炭和水热炭具有广泛的应用，但是受到含碳材料的特性限制。因此，希望提供具有改善的特性的含碳材料及其制备方法。

发明内容

因此，在第一方面，本发明提供了一种用于制备活性炭的方法。所述方法包括提供生物质并将所述生物质与氧化剂混合以形成生物质-氧化剂混合物。使所述生物质-氧化剂混合物经受水热碳化过程以形成与所述生物质相比具有增加的含氧官能团含量的水热炭。将所述水热炭与活化剂混合以形成水热炭-活化剂混合物。使所述水热炭-活化剂混合物经受化学活化过程以形成活性炭。

在第二方面，本发明提供了一种活性炭，所述活性炭的介孔表面积为约1300平方米/克(m²/g)至约2000m²/g，介孔体积为约1.9立方厘米/克(cm³/g)至约3.8cm³/g，以及介孔孔隙率大于70(％)。

在第三方面，本发明提供了一种用于制备水热炭的方法。所述方法包括提供生物质以及将所述生物质与氧化剂混合以形成生物质-氧化剂混合物。使所述生物质-氧化剂混合物经受水热碳化过程以形成与所述生物质相比具有增加的含氧官能团含量的水热炭。

在第四方面，本发明提供了一种水热炭，所述水热炭与制备所述水热炭的生物质相比具有增加的含氧官能团含量。

由以下结合附图并借助于实例说明本发明的原理的详细描述，本发明的其他方面和优点将变得显见。

附图说明

现在将参照附图仅借助于实例来描述本发明的实施方案，其中：

图1是示出根据本发明的一个实施方案的用于制备水热炭和活性炭的方法的示意性流程图；

图2是示出椰子壳的生物质的照片；

图3是示出根据本发明的一个实施方案的由椰子壳的生物质制备的水热炭的照片；

图4是示出混合有活化剂的图3的水热炭的照片；

图5是示出根据本发明的一个实施方案的用于化学活化过程的装置(set-up)的示意图；

图6是示出市售介孔碳以及在进行和未进行预化学活化处理的情况下由椰子壳的生物质制备的活性炭在77开尔文(K)下的氮吸附-脱附等温线的图；

图7是示出市售介孔碳以及在进行和未进行预化学活化处理的情况下由椰子壳的生物质制备的活性炭的孔径分布的图；

图8示出在进行和未进行预化学活化处理的情况下由锯屑的生物质制备的活性炭的孔径分布的图；

图9是示出在进行和未进行预化学活化处理的情况下由棕榈仁壳的生物质制备的活性炭的孔径分布的图；以及

图10是示出市售介孔碳以及在进行和未进行预化学活化处理的情况下由椰子壳的生物质制备的活性炭的罗丹明B(Rhodamine B)吸附曲线的图。

具体实施方式