[發明專利]一種文冠果殼衍生多孔碳材料及其應用

在審

• 申請號: 202211430721.7
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN115744903A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 林雪霞;洪嘉夫
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: C01B32/348
• 分類號: C01B32/348;C01B32/324;H05K9/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 姜謐

本發明公開了一種文冠果殼衍生多孔碳材料及其應用，其比表面積為550?750m²/g，孔徑為1.5?2.4nm，含有C、O、N、S、P、Ca和Si，且Ca的含量為1?5wt％，Si的含量為0.1?0.5wt％，其由干燥的文冠果殼粉末和無水碳酸鉀以1∶0.5?2的質量比研磨混合后，再經煅燒碳化制成。本發明的表面含有許多孔隙結構，孔隙結構的存在可以降低有效介電常數，改善阻抗匹配，使更多的電磁波進入吸收體內部，從而提高了電磁波吸收性能，為實現低成本、可持續和有效吸波材料提供了一種新的視角，使生物質碳材料朝著輕質、高性能的電磁損耗應用方向發展，也為生物質廢棄物文冠果果殼的資源化利用提供了一種新的思路。

技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種文冠果殼衍生多孔碳材料及其應用。

背景技術

隨著人類邁入5G時代，網絡便利的同時帶來了極大的電磁干擾，不僅影響電子儀器的正常使用，還威脅著人們的健康。因此，制造能夠吸收和衰減電磁輻射的吸收材料成了科研工作者的研究熱點。優異的吸波材料應具有吸收強、頻帶寬、重量輕和厚度薄的特點。最近的研究結果表明，生物質碳材料有時表現出新的微觀結構，特別是一些異質結構和微管通道，這是常規化學合成難以實現的。利用自然界生物質固有的微觀結構特性來優化微觀結構，被認為是解決日益增長的電磁干擾問題的一種潛在方法。生物質微波吸收劑因其密度低、導電性好而引起了人們的廣泛關注。其中，生物質衍生的多孔碳材料由于具有高比表面積、重量輕、良好的導電性、機械強度、熱穩定性和耐腐蝕性等優異的物理和化學性能，在碳基微波吸收器中應用越來越廣。

文冠果作為一種大西北防風固沙的生態樹種，文冠果果殼含有豐富的蛋白質、多糖，纖維素黃酮等。然而，文冠果果殼是文冠果加工的副產物，文冠果每年產生數十萬噸的文冠果果殼不能作為產品來銷售，只能丟棄或者以低廉的價格銷售作肥料，造成了生物質的大量浪費。因此以文冠果殼為生物質碳源，通過簡單的炭化工藝，制備出生物質多孔碳材料，不僅可以避免生物質的大量浪費，同時也能大幅減輕因處理文冠果殼而造成的環境污染。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術缺陷，提供一種文冠果殼衍生多孔碳材料。

本發明的另一目的在于提供上述文冠果殼衍生多孔碳材料的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述文冠果殼衍生多孔碳材料的應用。

本發明的技術方案如下：

一種文冠果殼衍生多孔碳材料，其比表面積為550-750m²/g，孔徑為1.5-2.4nm，含有C、O、N、S、P、Ca和Si，且Ca的含量為1-5wt％，Si的含量為0.1-0.5wt％，其由干燥的文冠果殼粉末和無水碳酸鉀以1∶0.5-2的質量比研磨混合后，再經煅燒碳化制成。

上述文冠果殼衍生多孔碳材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將文冠果殼用純水洗干凈后進行真空烘干，接著粉碎過篩，獲得文冠果殼粉末；

(2)將上述文冠果殼粉末和無水碳酸鉀以1∶0.5-2的質量比充分研磨混合均勻后，于保護氣氛下500-800℃煅燒碳化1-5h，升溫速率為2-3℃/min，冷卻至室溫后得到所述文冠果殼衍生多孔碳材料。

在本發明的一個優選實施方案中，所述真空烘干的溫度為70℃，時間為24h。

在本發明的一個優選實施方案中，所述文冠果殼粉末和無水碳酸鉀的質量比為1∶1.5。

在本發明的一個優選實施方案中，所述煅燒碳化的溫度為700℃，時間為2h。

在本發明的一個優選實施方案中，所述煅燒碳化的時間為的升溫速率為2℃/min。