[发明专利]生物质热解联合制备碳纳米管/多孔碳材料及富氢合成气的方法

说明书

本发明公开了一种生物质热解联合制备碳纳米管/多孔碳材料及富氢合成气的方法，包括以下步骤：（1）将玉米秸杆粉洗涤烘干以除去多余杂质，备用；（2）在NiCl₂和CaCl₂的混合水溶液中将得到的玉米秸秆粉浸渍，充分搅拌，使玉米秸秆粉与NiCl₂和CaCl₂的混合溶液充分接触，通过干燥得到负载Ni‑Ca的干燥材料；（3）在氮气气氛下，将负载Ni‑Ca的干燥材料在惰性氛围中加热热解，得到碳纳米管/多孔碳复合材料。热解产生的气体经过氢氧化钙溶液净化得到富氢合成气体。本发明的方法可以同时得到碳纳米管/多孔碳材料及富氢合成气的气体，提高了生物质热解产物的综合利用效率，为生物质资源的高值化利用提供了一种新途径。

技术领域

本发明属于生物质资源利用技术领域，具体涉及一种生物质热解联合制备碳纳米管/多孔碳材料及富氢合成气的方法。

背景技术

生物质能源是一种丰富、清洁和可再生的能源资源，具有重要的开发和利用价值。生物质能的开发和利用可以有效缓解日益严重的环境污染和能源短缺问题。热解是生物质能利用的一种有效途径，可将生物质转化为高附加值的固、液、气三相产品。固体产物常常具有较高的热解及发达的孔隙结构，常被用作燃料及活性炭前驱材料，当作为活性炭前驱材料使用时，需要进一步活化，增加了利用成本；液体产物，酸性大、含氧量高，利用率较低；热解得到的气体产物中主要是组分为CH₄、CO、H₂和CO₂，其中合成气（H₂+CO）是重要的化工原料，但由于生物质中氧含量较高，导致产品气中H₂含量偏低，而CO₂含量偏高，而且不可避免的会混有焦油，难以满足下游合成工艺的需要，并且在运行过程中需要提供较高的反应温度，对设备要求较高。因此如何能够使固体产物转变为具有更高利用附加值的产物，使利用价值不高的液体产物转变为高品质气体以及提高气体产物合成气的浓度对于提高生物质热解产物的品质及利用效率具有积极作用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生物质热解联合制备碳纳米管/多孔碳材料及富氢合成气的方法，本发明以玉米秸杆粉生物质为原料，以NiCl₂﹒6H₂O和CaCl₂﹒2H₂O为催化剂前驱体，用来制备碳纳米管/多孔碳材料及富氢合成气；可以同时制备碳纳米管/多孔碳材料以及高浓度的富氢合成气（H₂+CO），对生物质资源的大规模应用具有重要现实意义。

本发明是通过以下技术方案实现的：

生物质热解联合制备碳纳米管/多孔碳材料及富氢合成气的方法，包括以下步骤：

（1）将50目玉米秸杆粉洗涤烘干以除去多余杂质，备用；

（2）将NiCl₂﹒6H₂O与CaCl₂﹒2H₂O溶于水中，配制NiCl₂和CaCl₂的混合水溶液，将步骤（1）得到的玉米秸秆粉浸渍于混合水溶液中，充分搅拌，使玉米秸秆粉与NiCl₂ 和CaCl₂ 的混合溶液充分接触，通过干燥得到负载Ni-Ca的干燥生物质材料；

（3）在惰性气氛下，将步骤（2）所得的负载Ni-Ca的干燥生物质材料，通过加热热解，冷却后的固体产物即为碳纳米管/多孔碳材料；

（4）将（3）中热解得到的气体产物，经过氢氧化钙溶液进行净化及CO₂吸附，即得到富氢合成气体。

本发明的进一步改进方案为：

步骤（1）所述烘干的温度为105℃，时间为24-48 h。