[發明專利]一種基于蓖麻籽渣的生物質多孔碳材料的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202011543654.0
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112645325A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 侯麗杰;仵博萬
• 申請（專利權）人: 隴東學院
• 主分類號: C01B32/324
• 分類號: C01B32/324;C01B32/348;C03C8/00;H01G11/44;H01G11/34
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 陳巍

本發明公開了一種基于蓖麻籽渣的生物質多孔碳材料的制備方法及其應用，涉及電極材料制備技術領域。本發明制備方法如下：將蓖麻籽渣、濃硫酸和去離子水進行加熱反應，將產物烘干后和K₂FeO₄加入去離子水中，室溫反應8?12h，80?100℃下干燥過夜，得到固體混合物；將固體混合物進行煅燒處理，洗滌至中性后干燥，即得生物質多孔碳材料。本發明制備的蓖麻籽渣基多孔碳材料呈現獨特的三維交聯層級多孔結構，電化學性能優異，不僅能夠實現對蓖麻籽渣的高價值利用，且制備方法簡單，在電極材料制備領域具有廣泛的推廣應用價值。

技術領域

本發明涉及電極材料制備技術領域，特別是涉及一種基于蓖麻籽渣的生物質多孔碳材料的制備方法及其應用。

背景技術

蓖麻(Ricinus communis L.)俗稱大麻子、老麻子、草麻等,是大載科(Euphorbiaceae)一年生或多年生草本植物，為世界十大油料作物之一,屬特殊工業油源作物。蓖麻原產非洲,先后傳入亞洲、美洲和歐洲，因其根系發達適應性廣,耐鹽耐旱、耐堿，種植范圍廣泛。

蓖麻是世界十大油料作物之一，目前,我國蓖麻產量居世界第二，僅次于印度。蓖麻籽中含有質量分數46％-55％的油份，并且蓖麻油為不干性油，粘度大、質量比高，其結構中富含羥基(-OH)和雙鍵(C＝C),有利于進行化學改性，因此，針對蓖麻籽的利用主要是提取其含有的蓖麻油，對于提取油份后的蓖麻籽渣多為遺棄或者作為肥料進行處理，尚未實現更高價值的有效利用。

與此同時，生物質資源已廣泛應用于傳統碳材料的制備中。生物質碳材料，是指富含碳元素的生物質原料在一定溫度下分解而得的一種多孔固體粉末。由于生物質碳材料具有良好的導電性、易于功能化、高化學惰性和機械穩定性等優良性能，在吸附、催化、儲氣、儲能和轉化等領域表現出廣闊的應用前景，從而受到人們的廣泛關注。

將生物質碳材料用于化學儲能是一種極為重要的應用，目前已經成功的將多種生物質基碳材料用作電極材料，包括花生麩、棉纖維、絲瓜絡及果皮在內的多種生物質原料，但生物質碳材料的孔道分布及孔徑大小主要以微孔結構為主，存在多孔結構交聯不理想以及化學功能性較差的技術問題，限制了其潛在的應用價值。

目前雖然有研究將蓖麻籽渣用于電極材料中，但即使對蓖麻籽中的油份進行足夠充分的提取，在蓖麻籽渣中依然也會有蓖麻油殘留，而蓖麻油為不干性油，粘度大，對于電極材料的性能會產生極為不良的影響，因此，目前依然無法實現蓖麻籽渣基生物質碳材料優異的電化學性能。

基于上述現狀，提供一種基于蓖麻籽渣的生物質多孔碳材料，使其具有優異的電化學性能，是目前亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于蓖麻籽渣的生物質多孔碳材料的制備方法及其應用，以解決上述現有技術存在的問題，使生物質多孔碳材料具有理想的多孔結構交聯和優異的電化學性能，同時實現對蓖麻籽渣的高價值利用。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種生物質多孔碳材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將蓖麻籽渣、濃硫酸和去離子水混合，加熱反應6-12小時，將得到的混合物過濾、洗滌后烘干；

所述蓖麻籽渣、濃硫酸和去離子水的添加比例為(0.5-1.8g):(3-10mL):(30-60mL)；

(2)將步驟(1)烘干后的產物和K₂FeO₄按照質量比1：(1-3)加入去離子水中，室溫攪拌8-12h，反應完成后在80-100℃下干燥過夜，得到固體混合物；

(3)將步驟(2)制得的固體混合物在管式爐中升溫至600-900℃，在N₂氣氛下保持2-6h后，對所述固體混合物進行洗滌，直至溶液變成中性，在80-100℃條件下對洗滌后的固體混合物進行干燥，即得生物質多孔碳材料。