[發明專利]一種生物質碳基材料的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202210337943.8
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114717690A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 袁文靜;周晨亮;石紹淵;萬印華;胡康;鞠培海;張寶之;章星宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院贛江創新研究院
• 主分類號: D01F9/16
• 分類號: D01F9/16;B22F9/24;B01D53/86;B01D53/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 邊人洲

本發明提供一種生物質碳基材料的制備方法及其應用。所述制備方法包括以下步驟：(1)對白茅圓錐花序進行預處理得到生物質碳前驅體，將靜置后的生物質碳前驅體進行煅燒處理得到氮摻雜多孔碳纖維；(2)將步驟(1)所述氮摻雜多孔碳纖維置于含pd²⁺離子的溶液中依次進行吸附、抽濾、干燥和還原處理，得到所述生物質碳基材料。本發明中以生物質白茅圓錐花序為前驅體，制備了一種生物質碳基材料，該材料是由富氮結構的多孔碳和Pd納米顆粒組成，依次作用于甲醛的吸附和降解，從而實現室溫凈化室內甲醛污染的目標。

技術領域

本發明涉及凈化甲醛的碳材料領域，涉及一種生物質碳基材料的制備方法及其應用。

背景技術

甲醛作為揮發性有機化合物之一，被廣泛認為是一種有毒有害的室內空氣污染物，從家具和建筑材料中釋放出來，對人類健康造成負面影響，如慢性支氣管炎、刺激眼睛，甚至誘發癌癥。為了改善室內空氣質量，有效地去除室內甲醛污染物已迫在眉睫。目前，室內甲醛污染物的去除主要有吸附法、催化氧化法、等離子體氧化法等。在這些有前景的技術中，多孔碳材料的吸附是一種古老的技術，但有助于提高室溫下催化氧化甲醛的能力，因此一種高效的室溫催化劑通常應該具有很強的吸附能力。理論上，甲醛分子是一種極性分子，含有羰基氧原子，其上的孤對電子與路易斯酸位點相互作用，容易形成吸附態甲醛。同時，甲醛分子中的羰基碳原子會使電子云向氧原子傾斜。因此，羰基碳原子具有親電性，通常與路易斯堿位點作用。因此，在吸附劑框架表面構建新穎的路易斯酸堿對結構以提高對甲醛的吸附能力是合理可行的。研究表明，通過構建富氮結構，中性多孔碳表面可以被有效極化，進而提升其吸附性能。

生物質，包括植物秸稈、果皮，甚至動物糞便，是一種可再生資源，也是一把“雙刃劍”。如果使用得當，可以造福人類，但如果隨意丟棄，可能會污染周圍環境。

CN 103433001 A公開了一種生物質砷吸附材料的制備方法，將含有蛋白質的花生藤蔓改性，利用酵母菌及環糊精對五價砷離子的螯合、吸附作用，將五價砷離子的吸附量提升。利用生物質來提高材料的吸附性能，但是用該方法制備的吸附材料對甲醛的吸附力較弱，達不到甲醛的吸附要求。

CN 109126730 A公開了一種生物質多孔吸附材料及其制備方法與應用，采用輻照能有效破壞原料生物質材料的纖維內部結構，生物質吸附材料一步在生物質分子主鏈上引入胺基，實現生物質多孔材料的功能化，增加材料的比表面積，提高材料的吸附力。該方法采用輻照空氣中生物質材料的方法，會產生光污染。另外，將輻照處理后的生物質材料進行處理，處理過程包括冰凍、常溫攪拌、過濾、水洗等，制備過程復雜，生產成本高，不適合大規模生產。

因此，如何制備一種成本低可大規模生產的高效凈化甲醛的生物質碳基材料，是本領域重要的研究方向。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生物質碳基材料的制備方法及其應用，在具有高效凈化室內甲醛污染效果的同時，具備制備成本的經濟性和大規模生成的可行性。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的目的之一在于提供一種生物質碳基材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)對白茅圓錐花序進行預處理得到生物質碳前驅體，將獲得的生物質碳前驅體進行煅燒處理得到氮摻雜多孔碳纖維；

(2)將步驟(1)所述氮摻雜多孔碳纖維置于含pd²⁺離子的溶液中依次進行吸附、抽濾、干燥處理和還原處理，得到所述生物質碳基材料。