[發(fā)明專(zhuān)利]一種生物質(zhì)碳基催化劑及制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510858647.2
• 申請(qǐng)日: 2015-12-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105375042A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金虹;李金洋;劉慶玉;陳富于
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/90
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/90
• 代理公司: 沈陽(yáng)科威專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 21101
• 代理人: 張述學(xué)

1.一種生物質(zhì)碳基催化劑，其特征在于：所述生物質(zhì)碳基以生物質(zhì)和金屬鹽為原料。

2.按照權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于：所述金屬鹽為IVB、VB、VIB、VIIB、VIII、IB和IIB族中的一種或多種金屬元素的可溶性鹽。

3.按照權(quán)利要求2所述的催化劑，其特征在于：所述可溶性鹽為金屬的硝酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽、鹵化物、二亞硝基二胺鹽、乙酰丙酮化物、或大環(huán)絡(luò)合物卟啉、酞箐及其聚合物中的一種或多種可共溶性鹽。

4.按照權(quán)利要求2所述的催化劑，其特征在于：所述金屬元素為Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ir、V、Cr、Mn、Zr、W。

5.按照權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于：所述生物質(zhì)為玉米秸稈、玉米芯、水稻秸稈、棉花秸稈、麥稈、花生秸稈、花生殼、小麥殼、椰殼、谷殼、稻殼、核桃殼、榛子殼、甘蔗渣、木材、木屑、竹材、雜草中的一種或多種。

6.一種如權(quán)利要求1所述生物質(zhì)碳基催化劑的制備方法，其特征在于：

采用如下過(guò)程制備獲得：

（1）將生物質(zhì)粉碎過(guò)篩、清洗干燥處理后得到生物質(zhì)粉末，所述清洗溶液為0.5～5M的酸溶液，洗除雜質(zhì)，提高生物質(zhì)純度；

（2）將處理后的生物質(zhì)與溶劑按0.1～10ml溶劑/1g生物質(zhì)的比例，攪拌混合溶解均勻，得到均勻混合液A；

（3）將可溶性金屬鹽加入到上述混合液A中，攪拌浸漬均勻，得到混合漿料B；

（4）混合漿料B在10～100℃環(huán)境中持續(xù)攪拌5～36小時(shí)，然后放入真空干燥箱干燥，取出粉碎研磨，得到固體粉末C；

（5）將固體粉末C于500～1200℃氮化氣氛中碳化氮化處理1～10小時(shí)，惰性氣體吹掃至室溫；采用0.5～5M酸溶液洗除未反應(yīng)的金屬鹽，干燥后即得生物質(zhì)碳基催化劑。

7.按照權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)碳基催化劑的制備方法，其特征在于：所述金屬鹽摩爾數(shù)與生物質(zhì)質(zhì)量之比為0.001～1:20。

8.按照權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)碳基催化劑的制備方法，其特征在于：，所述酸為硝酸、鹽酸、磷酸或硫酸；氮化氣氛為NH₃/N₂、NH₃、CH₃CN或HCN氣氛。

9.按照權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)碳基催化劑的制備方法，其特征在于：配制混合液A時(shí)，所述溶劑為水的攪拌環(huán)境溫度為20～80℃，溶劑為乙醇的攪拌環(huán)境溫度為20～78℃，溶劑為異丙醇的攪拌環(huán)境溫度為20～82℃，溶劑為乙二醇的攪拌環(huán)境溫度為60～100℃。

10.一種如權(quán)利要求1所述催化劑的應(yīng)用，其特征在于：在微生物燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池或堿性膜燃料電池中的應(yīng)用。