[發明專利]一種超薄生物質碳的制備方法

有效

• 申請號: 201710636104.5
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107416790B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 蘇招紅;徐孝林;趙艷;李瑞蓮;周鐵安;王輝憲;蔣紅梅
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 何為;李宇

本發明涉及一種超薄生物質碳的制備方法，其包括步驟為：將能催化碳低溫石墨化的金屬離子鹽加水溶解，加入到經懸浮培養得到的植物細胞或經酶解得到的植物原生質體中，然后在惰性氣氛保護下于高溫爐中加熱處理，將高溫處理得到的產物經酸洗、過濾、烘干得到超薄生物質碳。本發明方法工藝簡單、原料來源廣泛且制備簡單、成本低、易于實現超薄生物質碳規模化和工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種碳材料的制備方法，特別是一種超薄生物質碳的制備方法。

背景技術

近年來，隨著能源、分離技術、化學/生物傳感技術，電催化技術的快速發展，碳材料作為其應用的一種主體材料，在學術界和工業界已被廣泛關注。但由于化石資源的短缺，碳材料的發展和應用受到了限制，開發利用新型綠色碳源顯得尤為重要。生物質碳具有高的比表面積和豐富的表面官能團，而且大部分生物質都含有豐富的碳元素，可以成為制備各種碳材料的豐富原料。

生物質碳因其大的比表面積、良好的化學穩定性和優異的力學性能，受到人們的密切關注，在催化劑負載、藥物輸運、不穩定物質的保護、能源儲存、環境污染物處理與凈化、土壤改良等方面具有廣泛的應用前景。當前，制備生物質碳所采用的碳源有農業廢棄物(秸稈、果皮等)、林業廢棄物(木材加工剩余物等)、禽畜漁加工廢棄物、微生物等。由于各種生物質的組成和結構不同，從而得到的生物質碳的性能也完全不同。

發明內容

本發明針對目前對生物質碳的廣泛需求，提供一種超薄生物質碳的制備方法及其制成的生物質碳，其比表面積大且超薄，采用經懸浮培養得到的植物細胞或經酶解得到的植物原生質體作為碳源，這種碳源來源廣泛且制備簡單，易于實現超薄生物質碳的規模化和工業化生產。

為解決上述技術問題，本發明提供的一種超薄生物質碳的制備方法，包括步驟為：

(1)經懸浮培養得到植物細胞或經酶解得到植物原生質體；

(2)將能催化碳低溫石墨化的金屬離子鹽溶于水形成溶液后，加入到步驟(1)得到的植物細胞或植物原生質體中；

(3)將步驟(2)所得混合物在惰性氣氛保護下于高溫爐中加熱處理，加熱處理溫度為200-1000℃，保溫時間為1-20小時；

(4)將步驟(3)所得產物經酸洗、過濾、烘干，即得到超薄生物質碳。

所述經懸浮培養得到所需植物細胞的具體步驟為：

取生長周期為3-4周長勢良好和完整的植物葉片，切成小塊接種到含0.5mg/L植物生長素(2,4-D)、0.05mg/L細胞分裂素(6-BA)和1.8g/L植物凝膠的固體培養基上，置于植物組織培養室內培養1個月。然后選取生長旺盛、質地均勻、淡黃色、疏松的愈傷組織(1g)接種到50mL含細胞分裂素6-BA、植物生長素2,4-D和酸水解酪蛋白且pH＝5.8的液體培養基中，于120rpm、25℃下進行暗培養。每7天繼代1次。制得的植物懸浮細胞懸浮于0.4M甘露醇中備用。植物細胞放入高溫爐加熱前進行離心處理去掉甘露醇。

所述經酶解得到所需植物原生質體的具體步驟為：

待植物生長到3-4周時，取伸展、完整的葉片(5-8真葉)，用刀片切成1mm左右的細絲，置于酶解液中，25℃、110rpm黑暗酶解3h。用200目不銹鋼篩子過濾酶解液，濾液100g離心2min，去除上清液，將沉淀置于25％蔗糖溶液中，200g離心10min，取中間墨綠色條帶，用W5(2mM MES+154mMNaCl+125mM CaCl₂+5mMKCl)溶液重懸，100g離心2min，去除上清液，重復1次，將所得原生質體重懸在0.4M甘露醇溶液中待用。植物原生質體放入高溫爐加熱前進行離心處理去掉甘露醇。