[发明专利]一种化学活化制备多孔生物质炭的方法

说明书

本发明公开了一种化学活化制备多孔生物质炭的方法，涉及多孔生物质炭材料技术领域。具体方法为：以松针为生物质，采用硝酸铵（NH₄NO₃）作为化学活化剂，通过在不同温度煅烧制备多孔生物质炭。本发明用价廉、无毒、易得的NH₄NO₃作为化学活化剂，实现多孔生物质炭的可控制备技术，提高了多孔生物质炭的应用性能及吸附性能；本工艺具有易于控制，成本低，工艺和流程简便的优点，适合工业化生产，在电极材料、吸附、分离、传感、气体储存及催化剂载体等领域均有着潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于生物质炭材料技术领域，具体涉及一种化学活化制备多孔生物质炭的方法。

背景技术

多孔碳材料是碳纳米材料家族中被高度而广泛关注的多孔材料。最近几年，一些研究者积极致力于设计和开发具有可调谐式孔道结构的新型多孔纳米材料，尤其是多孔碳材料的研发。多孔碳材料因具有发达的孔隙结构、良好的化学稳定性、高的比表面积、优越的耐酸碱及独特的电子传导特性，在电极材料、吸附、分离、传感、气体储存及催化剂载体等领域均有着潜在的应用价值。依据国际纯粹与应用化学联合会给出的规定：当材料的孔尺寸<2nm为微孔材料，如活性碳；当其>50nm为大孔材料，如中空碳球；当其孔径介于2—50nm属于介孔材料，如FDU系列，CMK系列。介孔碳材料不仅是一种在孔径、比表面积上具有可控可调谐式的特性，而且在性能上具有量子限域效应、宏观量子隧道效应、小尺寸效应、表面效应、以及介电限域等效应而被广泛用于诸多领域。尤其是，介孔碳材料的出现弥补了微孔碳材料孔径小，无法使大分子进入其孔隙，及大孔材料的孔径尺寸过宽与大分子易迅速脱离孔道等难题。相比之下，多孔碳材料体现了多级孔的特性，已在材料科学及交叉学科领域引起了广泛的关注和潜在的应用。

进入21世纪以后，能源开发和环境保护成为人类社会发展中面临的两大重要课题，探索开发绿色可持续能源变得尤为重要。生物质能作为一种分布广、绿色可再生的能源受到世界各国越来越多的重视。生物质是指任何可再生的或可循环的有机物质，一类为木质纤维素，另一类为籽粒(粮食、果实)。其中，木质纤维素是指植物的根、茎、叶及果实的外壳，如农林副产物玉米芯、甘蔗渣、秸秆、树皮、木屑等，这类生物质的主要化学成分是纤维素、半纤维素和木质素这三部分。从化学的角度上看，生物质的主要组成元素为C、H和O，而化石资源的主要化学组成为C和H。所以，生物质的特性和利用方式与矿物燃料有很大的相似性，可以充分利用已经发展起来的常规能源技术开发利用生物质能。与其它活性炭相比，生物质活性炭原料来源丰富，价格低廉，制取活性炭的工艺过程简单，而且得到的活性炭产品纯度高，比表面积大，吸附性能好。