[发明专利]一种制备烟秆基多级孔径结构碳材料的方法

说明书

本发明涉及碳材料制备技术领域，具体公开了一种制备烟秆基多级孔径结构碳材料的方法。所述的方法包含如下步骤：(1)将烟秆粉、硝酸锰以及次磷酸钾分散在去离子水中，形成分散液；(2)将分散液去除溶剂，得活性炭前驱体粉末；(3)将活性炭前驱体粉末置于管式炉中，在惰性气体气氛下，经加热后得产物；将产物洗涤干燥后即得烟秆基多级孔径结构碳材料。由该方法制备得到的多级孔径结构碳材料其同时具有微孔、中孔和大孔结构；此外，该方法以烟秆为原料，一方面降低了现有多级孔径结构碳材料的制备成本，另一方面实现了将烟草秸秆进行合理的利用，解决了烟草秸秆处理不当造成的环境污染问题。

技术领域

本发明涉及碳材料制备技术领域，具体涉及一种制备烟秆基多级孔径结构碳材料的方法。

背景技术

通常，具有多级孔径结构的碳材料具有相互连接的大孔(50nm)，中孔(2～50nm)和微孔(2nm)，这种分级性质对于提高多孔电极材料的电吸附能力至关重要。大孔可以用作离子缓冲储液槽，以最大程度地减少离子扩散距离并将离子快速传输到内表面；此外，中孔通过提供低电阻途径来减轻离子传输限制；而具有高比表面积的微孔则为电容电荷存储提供了更多的吸附位点。因此，与其它碳材料相比，具有多级孔径结构的碳材料将显示出巨大的优势。

然而，现有技术可以通过合成方法制备具有中孔和大孔结构的碳材料，但现有的合成方法其合成路线复杂生产成本高，这严重限制了多级孔径结构碳材料的应用；此外，采用合成方法也很难制备得到同时具有微孔、中孔和大孔等三级孔径结构的碳材料。

因此，开发一种能够同时具有微孔、中孔和大孔结构的碳材料的制备方法；尤其是开发一种工艺简单、生产成本低，且能够同时具有微孔、中孔和大孔结构的碳材料的制备方法；具有重要的应用价值。

烟秆是指烟草秸秆，目前如何将烟草秸秆进行资源化利用是一大难题；现有技术并未有以烟秆为原料，制备烟秆基多级孔径结构碳材料的报道。如开发一种以烟秆为原料制备同时具有微孔、中孔和大孔结构的碳材料的方法；一方面可以降低多级孔径结构碳材料的生产成本，另一方面也可以将烟草秸秆进行合理的利用，减少烟草秸秆处理不当造成的环境污染。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种制备烟秆基多级孔径结构碳材料的方法；该方法能够制备得到同时具有微孔、中孔和大孔结构的碳材料。

本发明的技术方案如下：

一种制备烟秆基多级孔径结构碳材料的方法，其包含如下步骤：

(1)将烟秆粉、硝酸锰以及次磷酸钾分散在去离子水中，形成分散液；

(2)将分散液去除溶剂，得活性炭前驱体粉末；

(3)将活性炭前驱体粉末置于管式炉中，在惰性气体气氛下，经加热后得产物；将产物洗涤干燥后即得烟秆基多级孔径结构碳材料。

所述的烟秆粉是指将烟草秸秆进行粉碎后的粉末。

发明人在经大量的试验研究表明，将硝酸锰以及次磷酸钾与烟秆粉混合制备活性炭前驱体粉末，然后进行碳化，可以制备得到同时具有微孔、中孔和大孔结构的碳材料。

优选地，步骤(1)中烟秆粉、硝酸锰、次磷酸钾以及去离子水的质量比为1:1～3:1～3:3～8。

进一步优选地，步骤(1)中烟秆粉、硝酸锰、次磷酸钾以及去离子水的质量比为1:1～2:2～3:4～6。

最优选地，步骤(1)中烟秆粉、硝酸锰、次磷酸钾以及去离子水的质量比为1:2:2:5。

优选地，步骤(2)中将分散液去除溶剂的具体方法为，将分散液放入烘箱中将溶剂烘干得到粉末，即所述的活性炭前驱体粉末。

优选地，步骤(3)中所述的惰性气体为氮气，所述氮气的流速为2～4mL/min；最优选地，所述氮气的流速为3mL/min。