[發明專利]生物質熱解聯合制備碳納米管/多孔碳材料及富氫合成氣的方法

有效

• 申請號: 202110402220.7
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113148983B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 董慶;杜洋;孫振杰;黃思思;王朝宇;張金峰;時號;李紅艷;郭依峰;龐任澤;王凱;孟中璽;李相前;羅楚平
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: C01B32/162
• 分類號: C01B32/162;C01B32/318;C01B3/02
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 姜華

本發明公開了一種生物質熱解聯合制備碳納米管/多孔碳材料及富氫合成氣的方法，包括以下步驟：（1）將玉米秸桿粉洗滌烘干以除去多余雜質，備用；（2）在NiCl₂和CaCl₂的混合水溶液中將得到的玉米秸稈粉浸漬，充分攪拌，使玉米秸稈粉與NiCl₂和CaCl₂的混合溶液充分接觸，通過干燥得到負載Ni?Ca的干燥材料；（3）在氮氣氣氛下，將負載Ni?Ca的干燥材料在惰性氛圍中加熱熱解，得到碳納米管/多孔碳復合材料。熱解產生的氣體經過氫氧化鈣溶液凈化得到富氫合成氣體。本發明的方法可以同時得到碳納米管/多孔碳材料及富氫合成氣的氣體，提高了生物質熱解產物的綜合利用效率，為生物質資源的高值化利用提供了一種新途徑。

技術領域

本發明屬于生物質資源利用技術領域，具體涉及一種生物質熱解聯合制備碳納米管/多孔碳材料及富氫合成氣的方法。

背景技術

生物質能源是一種豐富、清潔和可再生的能源資源，具有重要的開發和利用價值。生物質能的開發和利用可以有效緩解日益嚴重的環境污染和能源短缺問題。熱解是生物質能利用的一種有效途徑，可將生物質轉化為高附加值的固、液、氣三相產品。固體產物常常具有較高的熱解及發達的孔隙結構，常被用作燃料及活性炭前驅材料，當作為活性炭前驅材料使用時，需要進一步活化，增加了利用成本；液體產物，酸性大、含氧量高，利用率較低；熱解得到的氣體產物中主要是組分為CH₄、CO、H₂和CO₂，其中合成氣（H₂+CO）是重要的化工原料，但由于生物質中氧含量較高，導致產品氣中H₂含量偏低，而CO₂含量偏高，而且不可避免的會混有焦油，難以滿足下游合成工藝的需要，并且在運行過程中需要提供較高的反應溫度，對設備要求較高。因此如何能夠使固體產物轉變為具有更高利用附加值的產物，使利用價值不高的液體產物轉變為高品質氣體以及提高氣體產物合成氣的濃度對于提高生物質熱解產物的品質及利用效率具有積極作用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種生物質熱解聯合制備碳納米管/多孔碳材料及富氫合成氣的方法，本發明以玉米秸桿粉生物質為原料，以NiCl₂﹒6H₂O和CaCl₂﹒2H₂O為催化劑前驅體，用來制備碳納米管/多孔碳材料及富氫合成氣；可以同時制備碳納米管/多孔碳材料以及高濃度的富氫合成氣（H₂+CO），對生物質資源的大規模應用具有重要現實意義。

本發明是通過以下技術方案實現的：

生物質熱解聯合制備碳納米管/多孔碳材料及富氫合成氣的方法，包括以下步驟：

（1）將50目玉米秸桿粉洗滌烘干以除去多余雜質，備用；

（2）將NiCl₂﹒6H₂O與CaCl₂﹒2H₂O溶于水中，配制NiCl₂和CaCl₂的混合水溶液，將步驟（1）得到的玉米秸稈粉浸漬于混合水溶液中，充分攪拌，使玉米秸稈粉與NiCl₂ 和CaCl₂ 的混合溶液充分接觸，通過干燥得到負載Ni-Ca的干燥生物質材料；

（3）在惰性氣氛下，將步驟（2）所得的負載Ni-Ca的干燥生物質材料，通過加熱熱解，冷卻后的固體產物即為碳納米管/多孔碳材料；

（4）將（3）中熱解得到的氣體產物，經過氫氧化鈣溶液進行凈化及CO₂吸附，即得到富氫合成氣體。

本發明的進一步改進方案為：

步驟（1）所述烘干的溫度為105℃，時間為24-48 h。