[发明专利]一种高效吸附CO

说明书

本发明涉及一种高效吸附CO₂的多孔活性碳材料及其制备方法，包括：1）将生物质作为碳源和活化剂均匀混合后进行研磨，得原料粉体；2）将1）所得原料粉体在一定的气氛中在500℃～1000℃下煅烧30分钟～10小时，随炉冷却后取出样品用去离子水清洗并烘干，得到所述高效吸附CO₂的多孔活性碳材料。本发明选用生物质作为碳源，成本低廉，环境友好。碳源和活化剂共混一步碳化活化成多孔活性炭，过程简单，操作简便。常温下CO₂吸附容量显著提高，CO₂/N₂选择性吸附性能优异。

技术领域

本发明涉及一种高效吸附CO₂的多孔活性碳材料及其合成方法，属于环境材料技术领域。

背景技术

随着现代化工业的发展，许多环境问题日益凸显，亟待解决。其中，大量煤炭、石油和天然气燃烧放出的温室气体引发的温室效应引起各国的广泛注意和重视。二氧化碳(CO₂)作为大气中主要的温室气体之一，大量研究工作致力于捕集和吸收CO₂以减缓和改善温室效应。此外，许多研究工作成功将CO₂转化成CO或者CH₄等清洁能源进行二次利用，从而实现了碳循环。因此，CO₂吸附作为碳循环的第一步格外重要。

目前多孔碳材料拥有化学稳定、合成简单、成本低、重复利用率高等优点，使其较其他材料更具有市场潜力和实用价值。多孔碳材料合成原料非常广泛包括生物质、尿素、离子液体等。生物质作为一种自然环境中大量存在的材料，将其碳化成多孔碳进行CO₂吸附是对生物质一种很好的资源利用。现已有相关报道将生物质碳化活化所得到的多孔活性碳材料 CO₂吸附能力高于其他碳源合成的活性碳材料。目前已有报道的作为合成多孔活性碳材料的生物质有葡萄糖、壳聚糖、树叶、豆壳等，但是上述碳源在不加氮源的条件下所合成的多孔活性碳材料含氮量低，其CO₂吸附容量不高，且CO₂/N₂吸附选择不高。

但是如何通过简单方法就合成出具有高CO₂吸附性能的含氮多孔碳材料仍然是一个具有挑战性的问题。我们通过选择合适的生物质作为碳源合成多孔活性碳材料，所合成材料具有高吸附CO₂容量，而且具有优异的吸附循环性和CO₂/N₂选择吸附性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是为了提供一种过程简单、操作简便的具有超高的CO₂吸附性能的含氮多孔碳材料。

为了达到这个目的，本发明的一种高效吸附CO₂的多孔活性碳材料的具体技术方案：以生物质、活化剂为原料，将生物质作为碳源和活化剂按照一定比例进行研磨和混合均匀，并在一定气氛、以一定的升温速率升温至一定温度并保温一定时间碳化活化烧成多孔活性碳材料。

本发明提供了一种高效吸附CO₂的多孔活性碳材料，所述高效吸附CO₂的多孔活性碳材料具有大孔微孔多级孔结构。

较佳地，所述高效吸附CO₂的多孔活性碳材料具有一定的氮含量，含氮质量为0.76％-10.73％。

本发明提供了一种高效吸附CO₂的多孔活性碳材料的制备方法，包括：

1)将生物质作为碳源和活化剂混合后进行研磨，得原料粉体；

2)将1)所得原料粉体在一定的气氛中在500℃～1000℃下煅烧30分钟～10小时，随炉冷却后取出样品用去离子水清洗并烘干，得到所述高效吸附CO₂的多孔活性碳材料。

较佳地，所述碳源和活化剂的比例为1：(1～50)，优选1：(1～5)。