[發明專利]一種基于植物花粉的碳分子篩制備方法

在審

• 申請號: 201910566911.3
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110314646A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 張國亮;李雄
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C01B32/05;B01D53/02
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;朱思蘭

一種基于植物花粉的碳分子篩制備方法，所述方法為：將植物花粉用甲醇和水混合溶液浸泡，之后真空干燥，將干燥花粉加入到糠醇中，室溫下超聲，過濾，濾餅洗滌干燥，再于80～100℃下反應24h，得到固體產物，將所得固體產物置于氮氣流中，升溫到600～1000℃保溫2～6h，得到煅燒產物，將所得煅燒產物加入到KOH水溶液中，室溫下攪拌，過濾，濾餅干燥后置于氮氣流中，升溫到600～1000℃保溫1～2h，再用HCl水溶液和去離子水洗滌，干燥，得到產物碳分子篩；本發明操作簡單方便，環保無污染，減少了花粉的浪費，實現了其資源化利用，節約了資源。

(一)技術領域

本發明涉及碳分子篩的制備方法，特別是一種基于植物花粉的碳分子篩的制備方法，屬于碳素材料制備領域。

(二)背景技術

碳分子篩(簡稱CMS)是七十年代初發展起來的一種新型碳素材料，是一種新型優良吸附劑，主要用于多種混合氣體的分離，在石油化工、環境治理和機械熱處理等行業中具有廣泛的應用，尤其是碳分子篩在變壓吸附空分制氮工藝中，更顯示出其獨特的優越性。

制備CMS的原料廣泛，主要包括有機高分子聚合物(Saran樹脂、酚醛樹脂等)、各種煤及煤基衍生物(褐煤、煙煤、無煙煤等)、石油副產物(石油殘渣、石油焦、石油瀝青等)。近年來，各種廉價易得的生物質材料(木材、果殼、植物纖維、有機質糖類等)用于制備碳分子篩得得到了廣泛的研究。中國發明專利CN1475134A中公開了一種由蘋果渣制備碳分子篩的方法，但對原材料需要進行擠壓、烘干、粉碎、篩選，預處理比較復雜耗時。中國發明專利CN106185916A中公開了一種由甘蔗渣制備碳分子篩的方法，但是也需要對原材料進行粉碎，高溫蒸汽膨化，酶水解，還需加入富勒烯，因而預處理過程不僅繁瑣復雜，而且耗能耗時，增加了制備成本。

花粉是種子植物的雄性生殖細胞，外觀呈粉末狀，1株普通的玉米雄穗可產1500萬～3000萬粒花粉，但用于自身授粉結實的僅占很小部分，其余的全部白白浪費，目前已被開發利用的花粉源植物有9000多種。由于花粉產量高，浪費嚴重，因而我們以植物花粉為原料制備碳分子篩，實現花粉資源化利用。

(三)發明內容

針對現有技術中存在的缺點和不足，本發明提供了一種由植物花粉制備碳分子篩的方法。本發明制得的碳分子篩在氣體吸附分離方面具有良好的工業應用前景。

本發明的技術方案如下：

一種基于植物花粉的碳分子篩制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)將植物花粉用體積比1～4：1的甲醇和水混合溶液浸泡1～3h，之后在80～120℃下真空干燥，得到干燥花粉；

所述植物花粉為百合屬花粉、桂花花粉、牽牛花花粉或玉米花粉；

所述甲醇和水混合溶液的體積用量以植物花粉的質量計為30～50mL/g；

(2)將步驟(1)所得干燥花粉加入到糠醇中，室溫(20～30℃)下超聲(80～120W)2～6h(優選4～6h)，過濾，濾餅用乙醇洗滌，室溫下干燥，再于80～100℃下反應24h，得到固體產物備用；

所述糠醇的體積用量以干燥花粉的質量計為10～20mL/g；

(3)將步驟(2)所得固體產物置于氮氣流中，以1～10℃/min(優選5～10℃/min)的速率升溫到600～1000℃(優選800～1000℃)，保溫2～6h(優選4～6h)，得到煅燒產物；

(4)將步驟(3)所得煅燒產物加入到KOH水溶液中，室溫下攪拌1～2h，過濾，濾餅于120℃下干燥12h，然后置于氮氣流中，以1～5℃/min的速率升溫到600～1000℃(優選800～1000℃)，保溫1～2h，再用HCl水溶液(0.2mol/L)和去離子水洗滌，120℃下干燥12h，得到產物碳分子篩；

所述KOH水溶液的濃度為1～5mol/L；