[发明专利]一种以胡敏素制备层状结构介孔碳材料的方法

说明书

本发明涉及一种以胡敏素制备层状结构介孔碳材料的方法，所述方法如下：S1：将胡敏素与碱溶液在水热条件下反应得泥浆状溶液；S2：将泥浆状溶液与甲醛溶液在70～80℃反应30～75min得凝胶状物质；S3：将凝胶状物质注入3D打印注射器中，并依据所设计程序进行打印得到层状结构的前驱体；S4：将S3所述前驱体于惰性气氛中高温煅烧，得层状结构介孔碳材料；其中，所述胡敏素与甲醛的质量比为1：0.04～0.4。本发明提供的制备方法可制备得到层状结构介孔碳，尤其是得到具有规整框架层状结构的介孔碳，本发明制备得到的规整框架层状结构的介孔碳的比表面积高达1000m²/g，平均孔径为3～6 nm；该方法解决了目前胡敏素利用效率低、资源浪费严重的问题。

技术领域

本发明涉及胡敏素的应用领域，具体地，涉及一种以胡敏素制备层状结构介孔碳材料的方法。

背景技术

随着不可再生石化资源的日益消耗，以可再生生物质资源制备能源燃料和化学品已经成为一种重要技术。木质纤维素生物质和糖类资源可以通过水解制备大量高价值平台化合物，如5-羟甲基糠醛和乙酰丙酸。但是，在这些木质纤维素生物质和一个糖类资源水解转化过程中，会产生大量副产物胡敏素。胡敏素的质量产率可高达原料糖类的20～25wt%，而基于碳的选择性更是可高达30～60%。

胡敏素是一种富碳含量的高聚物，直接利用价值低下，一般被认为是一种废弃物。由于胡敏素的生成，木质纤维素生物质和糖类资源过程中碳利用率低下，资源浪费严重。把胡敏素转化为高价值材料和化学品对提高木质纤维素生物质和糖类资源的利用效率、解决碳资源浪费具有重要意义。介孔碳材料是一种优良的新型碳素材料，非常有望在催化剂载体、储氢材料、电极材料等方面得到重要应用。

因此，若能以胡敏素为原料制备介孔碳材料具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以胡敏素制备层状结构介孔碳材料的方法，本发明提供的制备方法可制备得到层状结构介孔碳，尤其是得到具有规整框架层状结构的介孔碳，本发明制备得到的规整框架层状结构的介孔碳的比表面积高达1000m²/g，平均孔径为3～6 nm；该方法解决了目前胡敏素利用效率低、资源浪费严重的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种以胡敏素制备层状结构介孔碳材料的方法，所述方法如下：

S1：将胡敏素与碱溶液在水热条件下反应得泥浆状溶液；

S2：将泥浆状溶液与甲醛溶液在70～80℃反应30～75min得凝胶状物质；

S3：将凝胶状物质注入3D打印注射器中，并依据所设计程序进行打印得到层状结构的前驱体；

S4：将S3所述前驱体于惰性气氛中高温煅烧，得层状结构介孔碳材料；

其中，所述胡敏素与甲醛的质量比为1：0.04～0.4。

本发明提供的制备方法可制备得到层状结构介孔碳，尤其是得到具有规整框架层状结构的介孔碳，本发明制备得到的规整框架层状结构的介孔碳的比表面积高达1000m²/g，平均孔径为3～6 nm；另外，该介孔碳材料具有规整的层状框架结构，介孔碳材料的层数和框架大小还可以通过程序控制来实现3D打印。本发明提供的方法解决了目前胡敏素利用效率低、资源浪费严重的问题。

优选地，S2中，反应温度为75℃，反应时间为50min。

优选地，S2中，所述胡敏素与甲醛的质量比为1：0.3。

优选地，S1中，所述水热条件为170～210℃下反应6h以上。

优选地，S1中，所述胡敏素与碱溶液的质量摩尔比为1：0.01～0.03。