CN106241770A - 一种竹基多孔碳的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种竹基多孔碳的制备方法，以竹废弃物为制备多孔炭的原料，原料经酸水解制糖液并副产竹生物炭，糖液与模板剂混合后进行水热合成，所得固相产物在氮气氛围下高温煅烧后制备多孔炭，提供了一种以竹为原料的多孔炭制备工艺，提高了竹废料的综合利用率。本发明的制备工艺简单可控，实现了资源的循环利用，减少了废弃物直接排放，生态效益良好，制得的产品可用于吸附分离、催化剂载体等领域，副产品生物炭也可作为能源或功能性材料使用。
Description
技术领域
本发明涉及多孔炭制备技术领域，尤其涉及一种竹基多孔碳的制备方法。
背景技术
多孔炭是指具有不同孔结构的碳素材料，其孔径大小可根据原料的选择和制备工艺的调整进行调节。研究表明，多孔炭具有热稳定性好、耐酸碱、导电、导热等优点，可用于吸附分离、催化、储能、生物工程材料等领域。多孔炭可从多种原料制备，废弃生物质是理想原料之一，以废弃生物质为原料制备多孔炭，可有效减少废弃物直接燃烧处理所排放的二氧化碳，同时获得高附加值的多孔炭产品，是一种固碳减排和生物质资源化的方法。竹是一种速生型草本植物，类型多，适应性强，是我国重要的森林资源，可用于建筑、造纸、家具、工艺品、食品等产业。然而，在竹材加工中，利用最多的是竹竿和笋肉部分，利用率仅为35～40%，竹废弃物大多被直接丢弃，或直接掩埋和焚烧，造成极大的资源浪费和环境污染。竹废弃物中含有约65 %纤维素和23 %左右的木质素，是制备碳素材料的理想原料。
多孔炭的制备方法主要有炭化活化法和模板法两种。其中炭化活化法是指原料通过热解炭化或水热炭化后采用物理或化学的方法进行活化造孔制备多孔炭的方法；模板法则是指将碳前躯体和模板材料在一定条件下反应、炭化后，去除模板剂，得到多孔炭的方法。常用的模板有无机模板介孔二氧化硅分子筛、硅藻土，有机模板两亲性分子、三嵌段共聚物等。与炭化活化法相比，模板法有利于制备孔道结构均匀的多孔炭材料，且多孔炭的孔道结构和尺寸可通过调节模板剂的种类和配比进行调控，是一种多孔炭制备及孔道结构调控的有效方法。
基于上述考虑，本发明提出了一种以竹废弃物为原料采用模板水热法制备竹基多孔炭的方法，旨在提供一种新型的竹废料高效利用的方式，减少废弃物的直接排放，提高竹资源综合利用率，制得的产品可用作吸附剂、催化剂载体等，副产品生物炭也可用作能源或功能性材料。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种竹基多孔碳的制备方法，提高了竹材综合利用率，减少了废物排放，获得具有高附加值的产品。
有鉴于此，本发明提供了一种竹基多孔碳的制备方法，包括以下步骤：步骤a）将竹粉末与硫酸溶液混合，然后导入水热反应釜进行水解反应，冷却，固液分离，收集液相；步骤b）将所述液相以氢氧化钠溶液调节pH至7，浓缩后得到浓缩糖液；步骤c）将原硅酸四乙酯、盐酸溶液和水混合，搅拌反应，然后与聚氧乙烯聚氧丙烯三嵌段共聚物共同作为模板剂与所述浓缩糖液混合，于水热反应釜中进行水热合成反应，冷却，过滤分离，收集固相产物；步骤d）将所述固相产物干燥，在氮气氛围下高温煅烧，得到竹基多孔炭。
优选的，步骤a中，所述水解反应的温度为180～220 oC，水解反应的时间为5～7 h。
优选的，步骤a中，所述硫酸溶液的浓度为8～12 %。
优选的，步骤a中，所述竹粉末与硫酸溶液的质量体积比为1kg：6～10L。
优选的，步骤b中，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为20 %。
优选的，步骤c中，所述盐酸溶液的浓度为0.2 mol/L，所述原硅酸四乙酯、盐酸溶液和水的体积比为1：1：4。
优选的，所述聚氧乙烯聚氧丙烯三嵌段共聚物为Pluronic F127或Poloxamer 407。
优选的，所述浓缩糖液、原硅酸四乙酯与聚氧乙烯聚氧丙烯三嵌段共聚物的质量比为1：1.9～3.1：0.7～1.1。
优选的，步骤c中，水热合成反应的温度为100～120 oC，水热合成反应的时间为14～24 h。
优选的，步骤d中，高温煅烧的温度为700～900 oC，高温煅烧的时间为5h。
本发明提供了一种竹基多孔碳的制备方法，包括：将竹粉末与硫酸溶液混合，然后导入水热反应釜进行水解反应，冷却，固液分离，收集液相；将所述液相以氢氧化钠溶液调节pH至7，浓缩后得到浓缩糖液；将原硅酸四乙酯、盐酸溶液和水混合，搅拌反应，然后与聚氧乙烯聚氧丙烯三嵌段共聚物共同作为模板剂与所述浓缩糖液混合，于水热反应釜中进行水热合成反应，冷却，过滤分离，收集固相产物；将所述固相产物干燥，在氮气氛围下高温煅烧，得到竹基多孔炭。与现有技术相比，本发明利用竹原料通过模板水热合成竹基多孔炭，并副产竹生物炭，提供了一种新型的竹废弃物循环利用的方式，提高了竹资源利用率，减少了废弃物的直接排放，制得的产品可用作吸附剂、催化剂载体等，应用前景广阔，副产品也可用作能源或功能性材料。
附图说明
图1为本发明实施例1制备竹基多孔炭的工艺流程图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明的实施例提供了一种竹基多孔碳的制备方法，包括以下步骤：步骤a）将竹粉末与硫酸溶液混合，然后导入水热反应釜进行水解反应，冷却，固液分离，收集液相；步骤b）将所述液相以氢氧化钠溶液调节pH至7，浓缩后得到浓缩糖液；步骤c）将原硅酸四乙酯、盐酸溶液和水混合，搅拌反应，然后与聚氧乙烯聚氧丙烯三嵌段共聚物共同作为模板剂与所述浓缩糖液混合，于水热反应釜中进行水热合成反应，冷却，过滤分离，收集固相产物；步骤d）将所述固相产物干燥，在氮气氛围下高温煅烧，得到竹基多孔炭。
在上述技术方案中，本发明以竹废弃物为制备多孔炭的原料，原料经酸水解制糖液并副产竹生物炭，糖液与模板剂混合后进行水热合成，所得固相产物在氮气氛围下高温煅烧后制备多孔炭。本发明的制备方法简单可控，提高了竹废弃物的综合利用率与附加值，减少了废物直接排放，制得的产品可用作吸附剂、催化剂载体等，副产品也可用作能源或功能性材料，经济效益和社会效益良好。
作为优选方案，步骤a中，所述水解反应的温度优选为180～220 oC，更优选为200～220 oC；水解反应的时间优选为5～7 h，更优选为5～6h；所述硫酸溶液的浓度优选为8～12 %，更优选为10～12 %；所述竹粉末与硫酸溶液的质量体积比优选为1kg：6～10L，更优选为1kg：8～10L。本发明采用的竹粉末优选将竹原料粉碎制备得到。
作为优选方案，步骤a中，冷却温度优选至80℃以下，过滤分离，固相为副产物生物炭，液相为水解所得糖液。
然后，将所述液相以氢氧化钠溶液调节pH至7，浓缩后得到浓缩糖液，其中，所述氢氧化钠溶液的浓度优选为20 %；所述浓缩优选采用旋转蒸发的方式，优选将所述浓缩糖液浓缩至至与反应物硫酸溶液等体积。
作为优选方案，步骤c中，所述盐酸溶液的浓度优选为0.2 mol/L，所述原硅酸四乙酯、盐酸溶液和水的体积比优选为1：1：4；所述聚氧乙烯聚氧丙烯三嵌段共聚物优选为Pluronic F127或Poloxamer 407；所述浓缩糖液、原硅酸四乙酯与聚氧乙烯聚氧丙烯三嵌段共聚物的质量比优选为1：1.9～3.1：0.7～1.1，更优选为1：1.9～2.8：0.7～1；搅拌反应的时间优选为5h；水热合成反应的温度优选为100～120 oC，更优选为110～120 oC；水热合成反应的时间优选为14～24 h，更优选为18～24 h。并且，步骤c中，优选冷却水热反应釜至80℃以下，过滤分离，收集固相产物。
步骤d中，干燥时间优选为20～30h，更优选为24h；干燥温度优选为100℃；高温煅烧的温度优选为700～900 oC，更优选为800～900 oC；高温煅烧的时间优选为5h。
从以上方案可以看出，本发明采用模板水热合成方法制备竹基多孔炭，拓展了竹料利用途径、提高竹子附加值。另外，该法竹材利用率高，废物排放少，具有良好的生态效益和经济效益，工业化应用前景广阔。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
本发明实施例采用的原料和化学试剂均为市购。
实施例1
如图1所示，竹基多孔炭按照如下步骤制备：
步骤一、竹原料的水解：将竹粉末与硫酸溶液混合后导入水热反应釜，密闭水热反应釜并进行加热，硫酸溶液的浓度10 %，水解反应温度200 oC，反应时间5 h，竹原料与硫酸溶液固液比1kg:10L；
步骤二、水解液的分离与浓缩：水解反应结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤，固相为副产物生物炭，液相以20 %氢氧化钠溶液调节pH至7，随后采用旋转蒸发浓缩至与反应物硫酸溶液等体积；
步骤三、多孔炭的水热合成：将原硅酸四乙酯、0.2 mol/L的盐酸水溶液和水（体积比1:1:4）在室温下搅拌反应5h，然后与Pluronic F127共同作为模板剂与前述浓缩糖液混合后置于水热反应釜中，密闭水热反应釜，进行水热合成。浓缩糖液、原硅酸四乙酯、Pluronic F127质量比为1:1.9:0.7，水热合成的温度100 oC，时间优选为24 h。
步骤四、固相产物的分离、干燥：水热合成过程结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤分离，固相产物置于烘箱中100 oC下干燥24 h；
步骤五、固态产物的煅烧：在氮气氛围下，900 oC煅烧5 h得到竹基多孔炭产品。
实施例2
步骤一、竹原料的水解：将竹粉末与硫酸溶液混合后导入水热反应釜，密闭水热反应釜并进行加热，硫酸溶液的浓度10 %，水解反应温度180 oC，反应时间7 h，竹原料与硫酸溶液固液比1kg:8L；
步骤二、水解液的分离与浓缩：水解反应结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤，固相为副产物生物炭，液相以20 %氢氧化钠溶液调节pH至7，随后采用旋转蒸发浓缩至与反应物硫酸溶液等体积；
步骤三、多孔炭的水热合成：将原硅酸四乙酯、0.2 mol/L的盐酸水溶液和水（体积比1:1:4）在室温下搅拌反应5h，然后与Pluronic F127共同作为模板剂与前述浓缩糖液混合后置于水热反应釜中，密闭水热反应釜，进行水热合成。浓缩糖液、原硅酸四乙酯、Pluronic F127质量比为1:3.1:1.1，水热合成的温度120 oC，时间优选为14 h。
步骤四、固相产物的分离、干燥：水热合成过程结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤分离，固相产物置于烘箱中100 oC下干燥24 h；
步骤五、固态产物的煅烧：在氮气氛围下，800 oC煅烧5 h得到竹基多孔炭产品。
实施例3
步骤一、竹原料的水解：将竹粉末与硫酸溶液混合后导入水热反应釜，密闭水热反应釜并进行加热，硫酸溶液的浓度8 %，水解反应温度220 oC，反应时间6 h，竹原料与硫酸溶液固液比1kg:10L；
步骤二、水解液的分离与浓缩：水解反应结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤，固相为副产物生物炭，液相以20 %氢氧化钠溶液调节pH至7，随后采用旋转蒸发浓缩至与反应物硫酸溶液等体积；
步骤三、多孔炭的水热合成：将原硅酸四乙酯、0.2 mol/L的盐酸水溶液和水（体积比1:1:4）在室温下搅拌反应5h，然后与Poloxamer 407共同作为模板剂与前述浓缩糖液混合后置于水热反应釜中，密闭水热反应釜，进行水热合成。浓缩糖液、原硅酸四乙酯、Poloxamer 407质量比为1:1.9:0.7，水热合成的温度100 oC，时间优选为18 h。
步骤四、固相产物的分离、干燥：水热合成过程结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤分离，固相产物置于烘箱中100 oC下干燥24 h；
步骤五、固态产物的煅烧：在氮气氛围下，700 oC煅烧5 h得到竹基多孔炭产品。
实施例4
步骤一、竹原料的水解：将竹粉末与硫酸溶液混合后导入水热反应釜，密闭水热反应釜并进行加热，硫酸溶液的浓度8 %，水解反应温度200 oC，反应时间7 h，竹原料与硫酸溶液固液比1kg:6L；
步骤二、水解液的分离与浓缩：水解反应结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤，固相为副产物生物炭，液相以20 %氢氧化钠溶液调节pH至7，随后采用旋转蒸发浓缩至与反应物硫酸溶液等体积；
步骤三、多孔炭的水热合成：将原硅酸四乙酯、0.2 mol/L的盐酸水溶液和水（体积比1:1:4）在室温下搅拌反应5h，然后与Poloxamer 407共同作为模板剂与前述浓缩糖液混合后置于水热反应釜中，密闭水热反应釜，进行水热合成。浓缩糖液、原硅酸四乙酯、Poloxamer 407质量比为1:3.1:1.1，水热合成的温度100 oC，时间优选为24 h。
步骤四、固相产物的分离、干燥：水热合成过程结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤分离，固相产物置于烘箱中100 oC下干燥24 h；
步骤五、固态产物的煅烧：在氮气氛围下，900 oC煅烧5 h得到竹基多孔炭产品。
实施例5
步骤一、竹原料的水解：将竹粉末与硫酸溶液混合后导入水热反应釜，密闭水热反应釜并进行加热，硫酸溶液的浓度12 %，水解反应温度200 oC，反应时间5 h，竹原料与硫酸溶液固液比1kg:10L；
步骤二、水解液的分离与浓缩：水解反应结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤，固相为副产物生物炭，液相以20 %氢氧化钠溶液调节pH至7，随后采用旋转蒸发浓缩至与反应物硫酸溶液等体积；
步骤三、多孔炭的水热合成：将原硅酸四乙酯、0.2 mol/L的盐酸水溶液和水（体积比1:1:4）在室温下搅拌反应5h，然后与Poloxamer 407共同作为模板剂与前述浓缩糖液混合后置于水热反应釜中，密闭水热反应釜，进行水热合成。浓缩糖液、原硅酸四乙酯、Poloxamer 407质量比为1:2.5:0.9，水热合成的温度110 oC，时间优选为20 h。
步骤四、固相产物的分离、干燥：水热合成过程结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤分离，固相产物置于烘箱中100 oC下干燥24 h；
步骤五、固态产物的煅烧：在氮气氛围下，800 oC煅烧5 h得到竹基多孔炭产品。
实施例6
步骤一、竹原料的水解：将竹粉末与硫酸溶液混合后导入水热反应釜，密闭水热反应釜并进行加热，硫酸溶液的浓度12 %，水解反应温度180 oC，反应时间6 h，竹原料与硫酸溶液固液比1kg:8L；
步骤二、水解液的分离与浓缩：水解反应结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤，固相为副产物生物炭，液相以20 %氢氧化钠溶液调节pH至7，随后采用旋转蒸发浓缩至与反应物硫酸溶液等体积；
步骤三、多孔炭的水热合成：将原硅酸四乙酯、0.2 mol/L的盐酸水溶液和水（体积比1:1:4）在室温下搅拌反应5h，然后与Poloxamer 407共同作为模板剂与前述浓缩糖液混合后置于水热反应釜中，密闭水热反应釜，进行水热合成。浓缩糖液、原硅酸四乙酯、Poloxamer 407质量比为1:2.8:1.0，水热合成的温度100 oC，时间优选为24 h。
步骤四、固相产物的分离、干燥：水热合成过程结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤分离，固相产物置于烘箱中100 oC下干燥24 h；
步骤五、固态产物的煅烧：在氮气氛围下，700 oC煅烧5 h得到竹基多孔炭产品。
实施例7
步骤一、竹原料的水解：将竹粉末与硫酸溶液混合后导入水热反应釜，密闭水热反应釜并进行加热，硫酸溶液的浓度10 %，水解反应温度220 oC，反应时间6 h，竹原料与硫酸溶液固液比1kg:6L；
步骤二、水解液的分离与浓缩：水解反应结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤，固相为副产物生物炭，液相以20 %氢氧化钠溶液调节pH至7，随后采用旋转蒸发浓缩至与反应物硫酸溶液等体积；
步骤三、多孔炭的水热合成：将原硅酸四乙酯、0.2 mol/L的盐酸水溶液和水（体积比1:1:4）在室温下搅拌反应5h，然后与Pluronic F127共同作为模板剂与前述浓缩糖液混合后置于水热反应釜中，密闭水热反应釜，进行水热合成。浓缩糖液、原硅酸四乙酯、Pluronic F127质量比为1:2.8:1.0，水热合成的温度110 oC，时间优选为18 h。
步骤四、固相产物的分离、干燥：水热合成过程结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤分离，固相产物置于烘箱中100 oC下干燥24 h；
步骤五、固态产物的煅烧：在氮气氛围下，800 oC煅烧5 h得到竹基多孔炭产品。
实施例8
步骤一、竹原料的水解：将竹粉末与硫酸溶液混合后导入水热反应釜，密闭水热反应釜并进行加热，硫酸溶液的浓度10 %，水解反应温度210 oC，反应时间5 h，竹原料与硫酸溶液固液比1kg:10L；
步骤二、水解液的分离与浓缩：水解反应结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤，固相为副产物生物炭，液相以20 %氢氧化钠溶液调节pH至7，随后采用旋转蒸发浓缩至与反应物硫酸溶液等体积；
步骤三、多孔炭的水热合成：将原硅酸四乙酯、0.2 mol/L的盐酸水溶液和水（体积比1:1:4）在室温下搅拌反应5h，然后与Pluronic F127共同作为模板剂与前述浓缩糖液混合后置于水热反应釜中，密闭水热反应釜，进行水热合成。浓缩糖液、原硅酸四乙酯、Pluronic F127质量比为1:2.2:0.8，水热合成的温度100 oC，时间优选为20 h。
步骤四、固相产物的分离、干燥：水热合成过程结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤分离，固相产物置于烘箱中100 oC下干燥24 h；
步骤五、固态产物的煅烧：在氮气氛围下，900 oC煅烧5 h得到竹基多孔炭产品。
实施例9
步骤一、竹原料的水解：将竹粉末与硫酸溶液混合后导入水热反应釜，密闭水热反应釜并进行加热，硫酸溶液的浓度12 %，水解反应温度190 oC，反应时间6 h，竹原料与硫酸溶液固液比1kg:8L；
步骤二、水解液的分离与浓缩：水解反应结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤，固相为副产物生物炭，液相以20 %氢氧化钠溶液调节pH至7，随后采用旋转蒸发浓缩至与反应物硫酸溶液等体积；
步骤三、多孔炭的水热合成：将原硅酸四乙酯、0.2 mol/L的盐酸水溶液和水（体积比1:1:4）在室温下搅拌反应5h，然后与Poloxamer 407共同作为模板剂与前述浓缩糖液混合后置于水热反应釜中，密闭水热反应釜，进行水热合成。浓缩糖液、原硅酸四乙酯、Poloxamer 407质量比为1:2.2:0.8，水热合成的温度110 oC，时间优选为16 h。
步骤四、固相产物的分离、干燥：水热合成过程结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤分离，固相产物置于烘箱中100 oC下干燥24 h；
步骤五、固态产物的煅烧：在氮气氛围下，800 oC煅烧5 h得到竹基多孔炭产品。
实施例10
步骤一、竹原料的水解：将竹粉末与硫酸溶液混合后导入水热反应釜，密闭水热反应釜并进行加热，硫酸溶液的浓度12 %，水解反应温度210 oC，反应时间7 h，竹原料与硫酸溶液固液比1kg:10L；
步骤二、水解液的分离与浓缩：水解反应结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤，固相为副产物生物炭，液相以20 %氢氧化钠溶液调节pH至7，随后采用旋转蒸发浓缩至与反应物硫酸溶液等体积；
步骤三、多孔炭的水热合成：将原硅酸四乙酯、0.2 mol/L的盐酸水溶液和水（体积比1:1:4）在室温下搅拌反应5h，然后与Poloxamer 407共同作为模板剂与前述浓缩糖液混合后置于水热反应釜中，密闭水热反应釜，进行水热合成。浓缩糖液、原硅酸四乙酯、Poloxamer 407质量比为1:2.2:0.8，水热合成的温度100 oC，时间优选为22 h。
步骤四、固相产物的分离、干燥：水热合成过程结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤分离，固相产物置于烘箱中100 oC下干燥24 h；
步骤五、固态产物的煅烧：在氮气氛围下，700 oC煅烧5 h得到竹基多孔炭产品。
实施例11
步骤一、竹原料的水解：将竹粉末与硫酸溶液混合后导入水热反应釜，密闭水热反应釜并进行加热，硫酸溶液的浓度11 %，水解反应温度220 oC，反应时间5 h，竹原料与硫酸溶液固液比1kg:8L；
步骤二、水解液的分离与浓缩：水解反应结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤，固相为副产物生物炭，液相以20 %氢氧化钠溶液调节pH至7，随后采用旋转蒸发浓缩至与反应物硫酸溶液等体积；
步骤三、多孔炭的水热合成：将原硅酸四乙酯、0.2 mol/L的盐酸水溶液和水（体积比1:1:4）在室温下搅拌反应5h，然后与Poloxamer 407共同作为模板剂与前述浓缩糖液混合后置于水热反应釜中，密闭水热反应釜，进行水热合成。浓缩糖液、原硅酸四乙酯、Poloxamer 407质量比为1:2.8:1.0，水热合成的温度110 oC，时间优选为16 h。
步骤四、固相产物的分离、干燥：水热合成过程结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤分离，固相产物置于烘箱中100 oC下干燥24 h；
步骤五、固态产物的煅烧：在氮气氛围下，900 oC煅烧5 h得到竹基多孔炭产品。
实施例12
步骤一、竹原料的水解：将竹粉末与硫酸溶液混合后导入水热反应釜，密闭水热反应釜并进行加热，硫酸溶液的浓度11 %，水解反应温度180 oC，反应时间7 h，竹原料与硫酸溶液固液比1kg:6L；
步骤二、水解液的分离与浓缩：水解反应结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤，固相为副产物生物炭，液相以20 %氢氧化钠溶液调节pH至7，随后采用旋转蒸发浓缩至与反应物硫酸溶液等体积；
步骤三、多孔炭的水热合成：将原硅酸四乙酯、0.2 mol/L的盐酸水溶液和水（体积比1:1:4）在室温下搅拌反应5h，然后与Pluronic F127共同作为模板剂与前述浓缩糖液混合后置于水热反应釜中，密闭水热反应釜，进行水热合成。浓缩糖液、原硅酸四乙酯、Pluronic F127质量比为1:2.8:1.0，水热合成的温度110 oC，时间优选为22 h。
步骤四、固相产物的分离、干燥：水热合成过程结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤分离，固相产物置于烘箱中100 oC下干燥24 h；
步骤五、固态产物的煅烧：在氮气氛围下，700 oC煅烧5 h得到竹基多孔炭产品。
实施例13
步骤一、竹原料的水解：将竹粉末与硫酸溶液混合后导入水热反应釜，密闭水热反应釜并进行加热，硫酸溶液的浓度11 %，水解反应温度190 oC，反应时间6 h，竹原料与硫酸溶液固液比1kg:8L；
步骤二、水解液的分离与浓缩：水解反应结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤，固相为副产物生物炭，液相以20 %氢氧化钠溶液调节pH至7，随后采用旋转蒸发浓缩至与反应物硫酸溶液等体积；
步骤三、多孔炭的水热合成：将原硅酸四乙酯、0.2 mol/L的盐酸水溶液和水（体积比1:1:4）在室温下搅拌反应5h，然后与Pluronic F127共同作为模板剂与前述浓缩糖液混合后置于水热反应釜中，密闭水热反应釜，进行水热合成。浓缩糖液、原硅酸四乙酯、Pluronic F127质量比为1:3.1:1.1，水热合成的温度110 oC，时间优选为14 h。
步骤四、固相产物的分离、干燥：水热合成过程结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤分离，固相产物置于烘箱中100 oC下干燥24 h；
步骤五、固态产物的煅烧：在氮气氛围下，800 oC煅烧5 h得到竹基多孔炭产品。
实施例14
步骤一、竹原料的水解：将竹粉末与硫酸溶液混合后导入水热反应釜，密闭水热反应釜并进行加热，硫酸溶液的浓度11 %，水解反应温度210 oC，反应时间5 h，竹原料与硫酸溶液固液比1kg:10L；
步骤二、水解液的分离与浓缩：水解反应结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤，固相为副产物生物炭，液相以20 %氢氧化钠溶液调节pH至7，随后采用旋转蒸发浓缩至与反应物硫酸溶液等体积；
步骤三、多孔炭的水热合成：将原硅酸四乙酯、0.2 mol/L的盐酸水溶液和水（体积比1:1:4）在室温下搅拌反应5h，然后与Pluronic F127共同作为模板剂与前述浓缩糖液混合后置于水热反应釜中，密闭水热反应釜，进行水热合成。浓缩糖液、原硅酸四乙酯、Pluronic F127质量比为1:2.2:0.9，水热合成的温度110 oC，时间优选为18 h。
步骤四、固相产物的分离、干燥：水热合成过程结束后，取出水热反应釜置于冷却水中，冷却至80 oC以下，开釜导出混合物，过滤分离，固相产物置于烘箱中100 oC下干燥24 h；
步骤五、固态产物的煅烧：在氮气氛围下，700 oC煅烧5 h得到竹基多孔炭产品。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种竹基多孔碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a）将竹粉末与硫酸溶液混合，然后导入水热反应釜进行水解反应，冷却，固液分离，收集液相；
步骤b）将所述液相以氢氧化钠溶液调节pH至7，浓缩后得到浓缩糖液；
步骤c）将原硅酸四乙酯、盐酸溶液和水混合，搅拌反应，然后与聚氧乙烯聚氧丙烯三嵌段共聚物共同作为模板剂与所述浓缩糖液混合，于水热反应釜中进行水热合成反应，冷却，过滤分离，收集固相产物；
步骤d）将所述固相产物干燥，在氮气氛围下高温煅烧，得到竹基多孔炭。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述水解反应的温度为180～220 oC，水解反应的时间为5～7 h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述硫酸溶液的浓度为8～12 %。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述竹粉末与硫酸溶液的质量体积比为1kg：6～10L。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为20 %。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c中，所述盐酸溶液的浓度为0.2 mol/L，所述原硅酸四乙酯、盐酸溶液和水的体积比为1：1：4。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚氧乙烯聚氧丙烯三嵌段共聚物为Pluronic F127或Poloxamer 407。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述浓缩糖液、原硅酸四乙酯与聚氧乙烯聚氧丙烯三嵌段共聚物的质量比为1：1.9～3.1：0.7～1.1。
9.根据权利要求1～7任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤c中，水热合成反应的温度为100～120 oC，水热合成反应的时间为14～24 h。
10.根据权利要求1～7任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤d中，高温煅烧的温度为700～900 oC，高温煅烧的时间为5h。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109370186A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-22 | 安徽汇创新材料有限公司 | 一种耐低温环保的玻璃钢化粪池的制备方法 |
| CN109609151A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-04-12 | 大连理工大学 | 固废生物质制备有序介孔碳-金属复合材料联产生物炭的装置与方法 |
| CN113880069A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-04 | 国际竹藤中心 | 一种高效合成微米级竹纤维素基炭微球的制备方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101837948A (zh) * | 2010-05-05 | 2010-09-22 | 吉林大学 | 一种稻壳液化及综合利用的新方法 |
| CN102219204A (zh) * | 2011-03-16 | 2011-10-19 | 吉林大学 | 一种生物质基胶体碳的制备方法 |
| CN102544643A (zh) * | 2010-12-13 | 2012-07-04 | 依诺特生物能量控股公司 | 电池的制造方法 |
| CN102583357A (zh) * | 2012-03-26 | 2012-07-18 | 方大炭素新材料科技股份有限公司 | 以石灰石为原料制备石墨烯的方法 |
| CN102838110A (zh) * | 2012-09-17 | 2012-12-26 | 哈尔滨工业大学 | 一种石墨烯粉体的制备方法 |
| CN103236519A (zh) * | 2013-04-16 | 2013-08-07 | 北京科技大学 | 一种锂离子电池用多孔碳基单块复合材料及制备方法 |
| CN103833003A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-06-04 | 东北林业大学 | 一种软模板法落叶松基有序介孔炭的制备方法 |
| CN104261390A (zh) * | 2014-09-23 | 2015-01-07 | 山西大同大学 | 一种以植物绿叶与石灰石为原料制备石墨烯的方法 |
| CN104386692A (zh) * | 2014-11-04 | 2015-03-04 | 东北林业大学 | 一种落叶松基微-介孔双阶多孔炭球的制备方法 |
-
2016
- 2016-05-26 CN CN201610357916.1A patent/CN106241770B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101837948A (zh) * | 2010-05-05 | 2010-09-22 | 吉林大学 | 一种稻壳液化及综合利用的新方法 |
| CN102544643A (zh) * | 2010-12-13 | 2012-07-04 | 依诺特生物能量控股公司 | 电池的制造方法 |
| CN102219204A (zh) * | 2011-03-16 | 2011-10-19 | 吉林大学 | 一种生物质基胶体碳的制备方法 |
| CN102583357A (zh) * | 2012-03-26 | 2012-07-18 | 方大炭素新材料科技股份有限公司 | 以石灰石为原料制备石墨烯的方法 |
| CN102838110A (zh) * | 2012-09-17 | 2012-12-26 | 哈尔滨工业大学 | 一种石墨烯粉体的制备方法 |
| CN103236519A (zh) * | 2013-04-16 | 2013-08-07 | 北京科技大学 | 一种锂离子电池用多孔碳基单块复合材料及制备方法 |
| CN103833003A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-06-04 | 东北林业大学 | 一种软模板法落叶松基有序介孔炭的制备方法 |
| CN104261390A (zh) * | 2014-09-23 | 2015-01-07 | 山西大同大学 | 一种以植物绿叶与石灰石为原料制备石墨烯的方法 |
| CN104386692A (zh) * | 2014-11-04 | 2015-03-04 | 东北林业大学 | 一种落叶松基微-介孔双阶多孔炭球的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| M. ENTERRI´A ETC.: "One-pot endo/exotemplating of hierarchical micro-mesoporous carbons", 《CARBON》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109370186A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-22 | 安徽汇创新材料有限公司 | 一种耐低温环保的玻璃钢化粪池的制备方法 |
| CN109609151A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-04-12 | 大连理工大学 | 固废生物质制备有序介孔碳-金属复合材料联产生物炭的装置与方法 |
| CN109609151B (zh) * | 2018-11-28 | 2021-01-05 | 大连理工大学 | 固废生物质制备有序介孔碳-金属复合材料的装置与方法 |
| CN113880069A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-04 | 国际竹藤中心 | 一种高效合成微米级竹纤维素基炭微球的制备方法 |
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