[发明专利]一种木质纤维素类生物质联产酸和富氮炭基氧还原催化剂的方法

权利要求书

1.一种木质纤维素类生物质联产酸和富氮炭基氧还原催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将木质纤维素类生物质在水热反应釜中进行预处理；

S2：将步骤S1中预处理后的物料转移至产酸反应器中，加入接种物，调节pH，运行一段时间后进行固液分离，收集的液体部分富含挥发性有机酸；

S3：将步骤S2中收集的固体部分干燥后在惰性气氛下，进行富氮热解反应，得到氮掺杂生物炭；

S4：将步骤S3中得到的生物炭进行酸洗，然后用过量的去离子水冲洗至滤液呈中性，干燥后得到具有丰富含氮官能团的功能型高含氮多孔炭材料，即为富氮炭基氧还原催化剂。

2.根据权利要求1所述的木质纤维素类生物质联产酸和富氮炭基氧还原催化剂的方法，其特征在于，所述步骤S1中的预处理的条件为：溶剂为水、温度为160～200℃、时间为2～6h、固液比为1:15-20。

3.根据权利要求1所述的木质纤维素类生物质联产酸和富氮炭基氧还原催化剂的方法，其特征在于，所述步骤S2中的产酸反应器采用序批式进料方式，物料停留时间为4～6d；产酸反应器的运行pH值调节至10～11，运行温度为35～55℃，运行时间为4～10d。

4.根据权利要求1或3所述的木质纤维素类生物质联产酸和富氮炭基氧还原催化剂的方法，其特征在于，所述步骤S2中的固液分离是采用高速离心机分离。

5.根据权利要求1所述的木质纤维素类生物质联产酸和富氮炭基氧还原催化剂的方法，其特征在于，所述步骤S3中的富氮热解反应的温度为600～1200℃，升温速率为1-20℃/min。

6.根据权利要求1或5所述的木质纤维素类生物质联产酸和富氮炭基氧还原催化剂的方法，其特征在于，所述步骤S3中的富氮热解反应过程的调控方式包括活化调控，所述的调控活化剂选自KOH、ZnCl₂、K₂CO₃、HPO4、碱式碳酸盐、离子液体中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的木质纤维素类生物质联产酸和富氮炭基氧还原催化剂的方法，其特征在于，所述的木质纤维素类生物质选自秸秆、狼尾草、构树、榉木中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的木质纤维素类生物质联产酸和富氮炭基氧还原催化剂的方法制备得到的高含氮多孔炭材料。

9.根据权利要求8所述的高含氮多孔炭材料，其特征在于，所述的氮的存在形态包括吡啶-N、吡咯N或石墨-N。

10.权利要求8或9所述的高含氮多孔炭材料作为氧还原催化剂或电极材料的应用。