CN115786992A - 一种非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法 - Google Patents

一种非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115786992A
CN115786992A CN202211401154.2A CN202211401154A CN115786992A CN 115786992 A CN115786992 A CN 115786992A CN 202211401154 A CN202211401154 A CN 202211401154A CN 115786992 A CN115786992 A CN 115786992A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lignin
biomass material
lead
prepared
inactive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211401154.2A
Other languages
English (en)
Inventor
杨长江
张晨沛
翟大成
沈庆峰
常军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN202211401154.2A priority Critical patent/CN115786992A/zh
Publication of CN115786992A publication Critical patent/CN115786992A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，属于有色金属湿法冶金技术领域。将非活性生物质材料置于有机溶剂中进行超声分散，然后加入铅粉继续超声处理并反复用有机溶剂洗涤、过滤、真空干燥得到滤饼，其中非活性生物质材料为经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素、胺化木质素、酚化木质素、羟乙基化木质素、DNA、废酵母制备的干净酵母泥中的一种；将滤饼球磨、冷压成型制备得到压片；将压片在真空条件下退火；冷却至室温复压得到非活性生物质材料掺杂铅基阳极。本方法通过在铅基中掺杂非活性生物质材料制成复合阳极，相比纯铅阳极具有较好的电催化活性和耐腐蚀性，使非活性生物质材料得到高效利用。

Description

一种非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法
技术领域
本发明涉及一种非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，属于有色金属湿法冶金技术领域。
背景技术
目前，全球85%金属锌主要通过湿法炼锌提取，而锌电积是湿法炼锌至关重要的环节，其能耗占整个湿法炼锌工艺的80%左右。在锌电积中，阳极材料的组成和性质直接影响了阴极锌的质量和锌电积过程的能耗。现常使用铅及其合金阳极作为阳极材料，该阳极材料耐腐性性差、析氧过电位高、机械性能差和污染阴极产品等缺点，正逐步被市场淘汰。因此，研究者们从对基体进行元素掺杂和改性等方面研究改善这些问题。公开号CN114411206的专利公开了一种锌电积用Pb-ZnFe2O4@MnO2复合阳极及制备方法。公开号CN114411201的专利公开了一种锌电积用Pb/Pb-Mn阳极及其制备方法。在Pb基体上电沉积Pb-Mn合金层，得到的阳极材料结构致密，稳定性高。公开号CN109468667的专利公开了一种锌电积用铅-铁酸锌复合阳极及其制备方法。以铅为连续相，铁酸锌为分散相，发明的复合阳极较传统铅合金阳极耐蚀性好，能耗低。公开号CN112226786的专利公开了一种复合二氧化铅电极及其制备方法。该复合二氧化铅电极由重量百分比为10%~40%二氧化铅粉末、58%~88%铅粉膏和0.5%~2%防氧化剂经压制成型，本发明的复合二氧化铅电极由于在金属铅中插入二氧化铅粉末，形成了致密的二氧化铅层，腐蚀速率慢，寿命长且稳定性高。公开号CN114457257的专利公开了一种稀土铅合金及其制备方法。通过添加锑、锡、铈、硒和铜元素制备得到的稀土铅合金较传统铅合金电化学性能有所提高。公开号CN114150348的专利公开了一种有色金属电积用WC颗粒增强低银铅合金阳极板及制备方法。公开号CN113718314的专利公开了一种铅合金表面防腐复合涂层的制备方法。采用电沉积法在铅合金表面形成致密的复合涂层，有效增强了铅合金的耐蚀性。公开号CN109763021的专利公开了一种低Ag铅合金复合阳极材料制备方法。将纳米二氧化钛颗粒、纳米二氧化铱颗粒和纳米二氧化铅颗粒的纳米复合氧化物加入到铅银合金中，提高了阳极材料的析氧催化活性。虽然通过这些方法一定程度上提高了阳极材料的性能，但存在原材料昂贵、制备成本高和污染环境等缺点，逐渐不能满足工业发展要求。
随着资源短缺问题的不断加剧，利用可持续、廉价且对环境友好的天然生物质材料逐渐成为研究热点，如木质素、酵母和DNA等材料。木质素是第二大可再生资源，其本身具有优异的电活性氧化还原特征和丰富的活性官能团，广泛存在于植物中，其主要来自农业残留物、木材和能源作物。全球制浆造纸工业产生的木质素副产品可达7000万吨/年，但大部分被直接排放或低值燃料焚烧，不仅严重污染环境还造成资源的巨大浪费，使木质素未实现高效利用。废啤酒酵母含丰富的蛋白质、氨基酸、维生素及功能性生物活性物质，每年产生大约50万吨的废啤酒酵母大多被废弃，如果加以利用，不仅减少环境污染，而且回收大量高附加值资源，具有巨大的经济效益和社会效益。DNA是一种十分重要的生物高分子材料，其链状结构含有丰富的活性基团被广泛应用于材料化学、生物遗传、光电子学、医学等领域。DNA分子是在糖磷酸骨架下由碱基紧密堆积形成的富含电子的大π体系，为电子的快速转移提供通道，使制得的电极催化能力增强，但未被应用于阳极材料中。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法。本方法通过在铅基中掺杂非活性生物质材料制成复合阳极，相比纯铅阳极具有较好的电催化活性和耐腐蚀性，使非活性生物质材料得到高效利用，本复合阳极材料绿色环保，价格低廉，经济效益和社会效益巨大。
为达到上述目的，本发明技术方案如下：
一种非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其步骤包括：
步骤1、将非活性生物质材料置于有机溶剂中进行超声分散，然后加入铅粉继续超声处理并反复用有机溶剂洗涤、过滤、真空干燥得到滤饼，其中非活性生物质材料为经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素、胺化木质素、酚化木质素、羟乙基化木质素、DNA、废酵母制备的干净酵母泥中的一种；
步骤2、将步骤1制备得到的滤饼在氩气为保护气下，控制球料比为30:1、转速为200~300r/min进行球磨，球磨时间为0.5~1.5h，得到球磨料；球磨料经冷压成型制备得到压片；
步骤3、将步骤2得到的压片在真空条件下退火，控制退火温度为200~300℃、时间为1~3h；冷却至室温复压得到非活性生物质材料掺杂铅基阳极。
所述步骤1中经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素具体制备方法，步骤包括：
（1）将废弃木料烘干、粉碎至30-60目，采用体积比为2:1的甲苯-乙醇混合溶液抽提6~8h，然后再次烘干制备得到脱脂脱蜡木料粉；
（2）将制备得到的脱脂脱蜡木料粉按照固液比为1:20g/mL加入[ChCl][Gly]离子液体，置于油浴锅中搅拌，在温度为80~90℃反应10~12h，然后冷却至室温并通过离心收集得到上清液；
（3）将得到的上清液用无水乙醇洗涤后，加入上清液5倍体积的去离子水静置4~6h，析出固体烘干后得到木质素(Lignin)。
所述步骤1中胺化木质素具体制备方法，步骤包括：
经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素在搅拌状态下，按照质量比1~3：1~3加入DETA胺化试剂和质量百分数30~40wt%的甲醛水溶液，待完全溶解后用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至9~11，在反应温度为50~70℃反应3~5h，然后冷却至室温用1mol/L的盐酸调节pH至5～6，离心收集固体产物，冷冻干燥后则得到胺化木质素(AL)。
所述步骤1中酚化木质素具体制备方法，步骤包括：
经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素按照质量比为15~25：70~90加入苯酚，在水浴锅温度为80~90℃混合10~20min，按照木质素与水的固液比为15~25：3~6g/mL加入水，用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为8~10，搅拌1~3h后冷却至室温，再采用甲酸调节至pH为1~3，过滤、洗涤、干燥得到酚化木质素。
所述步骤1中羟乙基化木质素具体制备方法，步骤包括：
经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素、碳酸乙烯酯和四丁基碘化铵按照质量比为15~25：10~12：40~50，在100~120℃下搅拌24~48h得到混合物；将混合物冷却后按照木质素与乙醇的固液比为15~25：150~200g/mL加入乙醇浸泡松散得到混合溶液，再将混合溶液按照混合溶液与盐酸水溶液按照体积比为150~200：650~750加入盐酸水溶液，冷冻干燥1~3h，最后用乙醇溶液洗涤、过滤收集滤渣并真空干燥得到羟乙基化木质素。
所述步骤1中DNA具体提取方法，步骤包括：
（1）将十二烷基硫酸钠和NaCl按照质量比2~10：20~50混合，按照十二烷基硫酸钠和蒸馏水固液比为2~10：100~300g/mL加入蒸馏水，充分混匀后在温度为50~70℃，保温0.5~1.5h，定容得到体积分数为10%~40%洗涤剂提取液；
（2）将果蔬研磨后，按照果蔬与石英砂质量比为10~50：1~5加入石英砂，按照果蔬与洗涤剂提取液的固液比为10~50：20~100g/mL加入提取液，研磨成浆后在温度为30~50℃下保温15~35min，过滤收集滤液；
（3）将滤液再按照滤液体积1~3倍加入提前预冷-20~-10℃的乙醇溶液轻摇3~5min，在-20~-10℃温度下低温保存0.5~1.5h得到沉淀；
（4）将沉淀加入乙醇，在离心转速为8000~10000rpm下离心10~15min，重复3~5次，去除乙醇即得到DNA。
所述果蔬中水果为蔷薇科、芸香科、芭蕉科、仙人掌科、猕猴桃科或葡萄科，优选蔷薇科的草莓；果蔬中蔬菜为百合科、十字花科、菊科、离褶伞形科或葫芦科，优选百合科的洋葱。
所述步骤1中废酵母制备的干净酵母泥，具体步骤为：
将废酵母加蒸馏水搅拌混匀达到稀释，过筛至100~300目，静置3~6min后倒掉上层液体；然后加水稀释、过筛、静置、倒掉上层液体反复3~5次，然后把白色乳状酵母进行离心处理，去除上清液则得到干净酵母泥。
所述废酵母为啤酒废酵母。
本发明没有提及到浓度的试剂均为分析纯试剂。
本发明的有益效果是：
本发明提供的非活性生物质材料掺杂在铅基阳极中制备的复合阳极适用于锌电积中，制备成本低，解决了能源和环境问题，制得的复合阳极材料电催化活性与稳定性提高，耐腐蚀性能增强，与铅粉结合力好，使非活性生物质材料经济效益显著提高。
附图说明
图1是本发明实施例1制备得到的木质素场发射扫描电镜(FESEM)图；
图2是本发明实施例1制备得到的木质素粒径分布图；
图3是本发明实施例1制备得到的木质素傅里叶红外光谱(FTIR)图；
图4是本发明实施例1至3制备得到的铅-木质素复合阳极在电流密度为500A/m2下，温度为25℃、60g/L Zn2+、160g/L H2SO4的电解液中恒流极化24h的测试结果图；
图5是本发明实施例4至6制备得到的铅-胺化木质素复合阳极在电流密度为500A/m2下，温度为25℃、60g/L Zn2+、160g/L H2SO4的电解液中恒流极化24h的测试结果图；
图6是本发明实施例7制备得到的铅-草莓DNA和实施例8制备得到的铅-洋葱DNA复合阳极在电流密度为500A/m2下，温度为25℃、60g/L Zn2+、160g/L H2SO4的电解液中恒流极化24h的测试结果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其步骤包括：
步骤1、经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素具体制备方法，步骤包括：
（1）将废弃木料在105℃烘干10h、粉碎至30目，5g烘干的木料粉末采用体积比为2:1的100mL甲苯-乙醇混合溶液抽提6h，然后再次烘干制备得到脱脂脱蜡木料粉；
（2）将制备得到的脱脂脱蜡木料粉按照固液比为1:20g/mL加入[ChCl][Gly]离子液体，置于油浴锅中搅拌，在温度为90℃反应12h，然后冷却至室温并通过离心收集得到上清液；
（3）将得到的上清液用无水乙醇洗涤后，加入上清液5倍体积的去离子水静置5h，析出固体烘干后得到木质素(Lignin)。
步骤2、将16.1mg非活性生物质材料（木质素(Lignin)）置于20mL有机溶剂（乙醇溶液）中进行超声分散，然后加入4g铅粉继续超声处理并反复用有机溶剂（乙醇溶液）洗涤、过滤、在60℃真空干燥8h得到滤饼；
步骤3、将步骤1制备得到的滤饼在氩气为保护气下，控制球料比为30:1、转速为260r/min进行球磨，球磨时间为1h，得到球磨料；球磨料经冷压成型（压力为322Mpa，保压时间为5min）制备得到压片；
步骤4、将步骤2得到的压片在真空条件下退火，控制真空度为0.025Mpa、退火温度为250℃、时间为2h；冷却至室温复压得到非活性生物质材料掺杂铅基阳极（Pb-0.4wt%Lignin复合阳极）。
本实施例制备得到的木质素(Lignin)其场发射扫描电镜如图1所示，从图1中可以看出木质素呈球形；木质素粒径分布如图2所示，从图2中可以看出木质素平均粒径为6.99μm；木质素傅里叶红外光谱如图3所示，从图3中可以看出木质素主要官能团，3414.24cm-1处为O-H的伸缩振动吸收峰，1610.67cm-1和1423cm-1为芳环骨架振动吸收峰，1123cm-1为紫丁香基和愈创木基苯环C-C、C-O伸缩振动峰，617cm-1处为芳环上C-H的伸缩振动吸收峰。
将本实例制备的Pb-0.4wt% Lignin复合阳极经金相砂纸抛光后，在电流密度为500A/m2条件下，置于温度为25℃、60g/L Zn2+、160g/L H2SO4的电解液中恒流极化24h，其析氧稳态电位较纯铅阳极降低94mv，测试结果如图4所示。
实施例2
该非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其步骤包括：
步骤1、经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素具体制备方法，步骤包括：
（1）将废弃木料在105℃烘干10h、粉碎至30目，5g烘干的木料粉末采用体积比为2:1的100mL甲苯-乙醇混合溶液抽提6h，然后再次烘干制备得到脱脂脱蜡木料粉；
（2）将制备得到的脱脂脱蜡木料粉按照固液比为1:20g/mL加入[ChCl][Gly]离子液体，置于油浴锅中搅拌，在温度为90℃反应12h，然后冷却至室温并通过离心收集得到上清液；
（3）将得到的上清液用无水乙醇洗涤3次后，加入上清液5倍体积的去离子水静置5h，析出固体烘干后得到木质素(Lignin)。
步骤2、将24.1mg非活性生物质材料（木质素(Lignin)）置于20mL有机溶剂（乙醇溶液）中进行超声分散，然后加入4g铅粉继续超声处理并反复用有机溶剂（乙醇溶液）洗涤、过滤、在60℃真空干燥8h得到滤饼；
步骤3、将步骤1制备得到的滤饼在氩气为保护气下，控制球料比为30:1、转速为260r/min进行球磨，球磨时间为1h，得到球磨料；球磨料经冷压成型（压力为322Mpa，保压时间为5min）制备得到压片；
步骤4、将步骤2得到的压片在真空条件下退火，控制真空度为0.025Mpa、退火温度为250℃、时间为2h；冷却至室温复压得到非活性生物质材料掺杂铅基阳极（Pb-0.6wt%Lignin复合阳极）。
本实施例制备得到的木质素(Lignin)其场发射扫描电镜如图1所示，从图1中可以看出木质素呈球形；木质素粒径分布如图2所示，从图2中可以看出木质素平均粒径为6.99μm；木质素傅里叶红外光谱如图3所示，从图3中可以看出木质素主要官能团，3414.24cm-1处为O-H的伸缩振动吸收峰，1610.67cm-1和1423cm-1为芳环骨架振动吸收峰，1123cm-1为紫丁香基和愈创木基苯环C-C、C-O伸缩振动峰，617cm-1处为芳环上C-H的伸缩振动吸收峰。
将本实例制备的Pb-0.6wt% Lignin复合阳极经金相砂纸抛光后，在电流密度为500A/m2条件下，置于温度为25℃、60g/L Zn2+、160g/L H2SO4的电解液中恒流极化24h，其析氧稳态电位较纯铅阳极降低84mv，测试结果如图4所示。
实施例3
该非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其步骤包括：
步骤1、经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素具体制备方法，步骤包括：
（1）将废弃木料在105℃烘干10h、粉碎至30目，5g烘干的木料粉末采用体积比为2:1的100mL甲苯-乙醇混合溶液抽提6h，然后再次烘干制备得到脱脂脱蜡木料粉；
（2）将制备得到的脱脂脱蜡木料粉按照固液比为1:20g/mL加入[ChCl][Gly]离子液体，置于油浴锅中搅拌，在温度为90℃反应12h，然后冷却至室温并通过离心收集得到上清液；
（3）将得到的上清液用无水乙醇洗涤3次后，加入上清液5倍体积的去离子水静置5h，析出固体烘干后得到木质素(Lignin)。
步骤2、将40.4mg非活性生物质材料（木质素(Lignin)）置于20mL有机溶剂（乙醇溶液）中进行超声分散，然后加入4g铅粉继续超声处理并反复用有机溶剂（乙醇溶液）洗涤、过滤、在60℃真空干燥8h得到滤饼；
步骤3、将步骤1制备得到的滤饼在氩气为保护气下，控制球料比为30:1、转速为260r/min进行球磨，球磨时间为1h，得到球磨料；球磨料经冷压成型（压力为322Mpa，保压时间为5min）制备得到压片；
步骤4、将步骤2得到的压片在真空条件下退火，控制真空度为0.025Mpa、退火温度为250℃、时间为2h；冷却至室温复压得到非活性生物质材料掺杂铅基阳极（Pb-1.0wt%Lignin复合阳极）。
本实施例制备得到的木质素(Lignin)其场发射扫描电镜如图1所示，从图1中可以看出木质素呈球形；木质素粒径分布如图2所示，从图2中可以看出木质素平均粒径为6.99μm；木质素傅里叶红外光谱如图3所示，从图3中可以看出木质素主要官能团，3414.24cm-1处为O-H的伸缩振动吸收峰，1610.67cm-1和1423cm-1为芳环骨架振动吸收峰，1123cm-1为紫丁香基和愈创木基苯环C-C、C-O伸缩振动峰，617cm-1处为芳环上C-H的伸缩振动吸收峰。
将本实例制备的Pb-1.0wt% Lignin复合阳极经金相砂纸抛光后，在电流密度为500A/m2条件下，置于温度为25℃、60g/L Zn2+、160g/L H2SO4的电解液中恒流极化24h，其析氧稳态电位较纯铅阳极降低73mv，测试结果如图4所示。
实施例4
该非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其步骤包括：
步骤1、经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素具体制备方法，步骤包括：
（1）将废弃木料在105℃烘干10h、粉碎至30目，5g烘干的木料粉末采用体积比为2:1的100mL甲苯-乙醇混合溶液抽提6h，然后再次烘干制备得到脱脂脱蜡木料粉；
（2）将制备得到的脱脂脱蜡木料粉按照固液比为1:20g/mL加入[ChCl][Gly]离子液体，置于油浴锅中搅拌，在温度为90℃反应12h，然后冷却至室温并通过离心收集得到上清液；
（3）将得到的上清液用无水乙醇洗涤3次后，加入上清液5倍体积的去离子水静置5h，析出固体烘干后得到木质素(Lignin)；
（4）经[ChCl][Gly]离子液体制备的2g木质素在搅拌状态下，按照质量比2：3加入DETA胺化试剂和2.5mL质量百分数37wt%的甲醛水溶液，待完全溶解后用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至11，在反应温度为60℃反应5h，然后冷却至室温用1mol/L的盐酸调节pH至5～6，离心收集固体产物，冷冻干燥后则得到胺化木质素(AL)；
步骤2、将16.1mg非活性生物质材料（胺化木质素(AL)）置于20mL有机溶剂（乙醇溶液）中进行超声分散30min，然后加入4g铅粉继续超声处理并反复用有机溶剂（乙醇溶液）洗涤、过滤、在60℃真空干燥8h得到滤饼；
步骤3、将步骤1制备得到的滤饼在氩气为保护气下，控制球料比为30:1、转速为260r/min进行球磨，球磨时间为1h，得到球磨料；球磨料经冷压成型（压力为322Mpa，保压时间为5min）制备得到压片；
步骤4、将步骤2得到的压片在真空条件下退火，控制真空度为0.025Mpa、退火温度为250℃、时间为2h；冷却至室温复压得到非活性生物质材料掺杂铅基阳极（Pb-0.4wt% AL复合阳极）。
将本实例制备的Pb-0.4 wt %AL复合阳极经金相砂纸抛光后，在电流密度为500A/m2条件下，置于温度为25℃、60g/L Zn2+、160g/L H2SO4的电解液中恒流极化24h，其析氧稳态电位较纯铅阳极降低111mv，测试结果如图5所示。
实施例5
该非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其步骤包括：
步骤1、经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素具体制备方法，步骤包括：
（1）将废弃木料在105℃烘干10h、粉碎至30目，5g烘干的木料粉末采用体积比为2:1的100mL甲苯-乙醇混合溶液抽提6h，然后再次烘干制备得到脱脂脱蜡木料粉；
（2）将制备得到的脱脂脱蜡木料粉按照固液比为1:20g/mL加入[ChCl][Gly]离子液体，置于油浴锅中搅拌，在温度为90℃反应12h，然后冷却至室温并通过离心收集得到上清液；
（3）将得到的上清液用无水乙醇洗涤3次后，加入上清液5倍体积的去离子水静置5h，析出固体烘干后得到木质素(Lignin)；
（4）经[ChCl][Gly]离子液体制备的2g木质素在搅拌状态下，按照质量比2：3加入DETA胺化试剂和2.5mL质量百分数37wt%的甲醛水溶液，待完全溶解后用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至11，在反应温度为60℃反应5h，然后冷却至室温用1mol/L的盐酸调节pH至5～6，离心收集固体产物，冷冻干燥后则得到胺化木质素(AL)；
步骤2、将24.1mg非活性生物质材料（胺化木质素(AL)）置于20mL有机溶剂（乙醇溶液）中进行超声分散30min，然后加入4g铅粉继续超声处理并反复用有机溶剂（乙醇溶液）洗涤、过滤、在60℃真空干燥8h得到滤饼；
步骤3、将步骤1制备得到的滤饼在氩气为保护气下，控制球料比为30:1、转速为260r/min进行球磨，球磨时间为1h，得到球磨料；球磨料经冷压成型（压力为322Mpa，保压时间为5min）制备得到压片；
步骤4、将步骤2得到的压片在真空条件下退火，控制真空度为0.025Mpa、退火温度为250℃、时间为2h；冷却至室温复压得到非活性生物质材料掺杂铅基阳极（Pb-0.6wt% AL复合阳极）。
将本实例制备的Pb-0.6wt %AL复合阳极经金相砂纸抛光后，在电流密度为500A/m2条件下，置于温度为25℃、60g/L Zn2+、160g/L H2SO4的电解液中恒流极化24h，其析氧稳态电位较纯铅阳极降低116mv，测试结果如图5所示。
实施例6
该非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其步骤包括：
步骤1、经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素具体制备方法，步骤包括：
（1）将废弃木料在105℃烘干10h、粉碎至30目，5g烘干的木料粉末采用体积比为2:1的100mL甲苯-乙醇混合溶液抽提6h，然后再次烘干制备得到脱脂脱蜡木料粉；
（2）将制备得到的脱脂脱蜡木料粉按照固液比为1:20g/mL加入[ChCl][Gly]离子液体，置于油浴锅中搅拌，在温度为90℃反应12h，然后冷却至室温并通过离心收集得到上清液；
（3）将得到的上清液用无水乙醇洗涤3次后，加入上清液5倍体积的去离子水静置5h，析出固体烘干后得到木质素(Lignin)；
（4）经[ChCl][Gly]离子液体制备的2g木质素在搅拌状态下，按照质量比2：3加入DETA胺化试剂和2.5mL质量百分数37wt%的甲醛水溶液，待完全溶解后用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至11，在反应温度为60℃反应5h，然后冷却至室温用1mol/L的盐酸调节pH至5～6，离心收集固体产物，冷冻干燥后则得到胺化木质素(AL)；
步骤2、将40.4mg非活性生物质材料（胺化木质素(AL)）置于20mL有机溶剂（乙醇溶液）中进行超声分散30min，然后加入4g铅粉继续超声处理并反复用有机溶剂（乙醇溶液）洗涤、过滤、在60℃真空干燥8h得到滤饼；
步骤3、将步骤1制备得到的滤饼在氩气为保护气下，控制球料比为30:1、转速为260r/min进行球磨，球磨时间为1h，得到球磨料；球磨料经冷压成型（压力为322Mpa，保压时间为5min）制备得到压片；
步骤4、将步骤2得到的压片在真空条件下退火，控制真空度为0.025Mpa、退火温度为250℃、时间为2h；冷却至室温复压得到非活性生物质材料掺杂铅基阳极（Pb-1.0wt% AL复合阳极）。
将本实例制备的Pb-1.0wt%AL复合阳极经金相砂纸抛光后，在电流密度为500A/m2条件下，置于温度为25℃、60g/L Zn2+、160g/L H2SO4的电解液中恒流极化24h，其析氧稳态电位较纯铅阳极降低97mv，测试结果如图5所示。
实施例7
该非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其步骤包括：
步骤1、（1）将2.4g十二烷基硫酸钠和23.5gNaCl按照质量比2.4：23.5混合，按照十二烷基硫酸钠和蒸馏水固液比为2.4：100g/mL加入蒸馏水，充分混匀后在温度为60℃，保温1.0h，定容200mL得到体积分数为15%洗涤剂提取液；
（2）将10g草莓研磨后，按照草莓与石英砂质量比为10：1加入石英砂，按照果蔬与洗涤剂提取液的固液比为10：20g/mL加入提取液，研磨成浆后在温度为35℃下保温25min，过滤收集滤液；
（3）将滤液再按照滤液体积3倍加入提前预冷-15℃的乙醇溶液轻摇3min，在-15℃温度下低温保存1.0h得到沉淀；
（4）将沉淀加入乙醇，在离心转速为10000rpm下离心10min，重复3次，去除乙醇即得到DNA；
步骤2、将16.1mg非活性生物质材料（草莓DNA）置于20mL有机溶剂（乙醇溶液）中进行超声分散30min，然后加入4g铅粉继续超声处理并反复用有机溶剂（乙醇溶液）洗涤、过滤、在60℃真空干燥8h得到滤饼；
步骤3、将步骤1制备得到的滤饼在氩气为保护气下，控制球料比为30:1、转速为260r/min进行球磨，球磨时间为1h，得到球磨料；球磨料经冷压成型（压力为322Mpa，保压时间为5min）制备得到压片；
步骤4、将步骤2得到的压片在真空条件下退火，控制真空度为0.025Mpa、退火温度为250℃、时间为2h；冷却至室温复压得到非活性生物质材料掺杂铅基阳极（Pb-0.4wt%草莓DNA复合阳极）。
将本实例制备的Pb-0.4wt%草莓DNA复合阳极经金相砂纸抛光后，在电流密度为500A/m2条件下，置于温度为25℃、60g/L Zn2+、160g/L H2SO4的电解液中恒流极化24h，其析氧稳态电位较纯铅阳极降低99mv，测试结果如图6所示。
实施例8
该非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其步骤包括：
步骤1、（1）将2.4g十二烷基硫酸钠和23.5gNaCl按照质量比2.4：23.5混合，按照十二烷基硫酸钠和蒸馏水固液比为2.4：100g/mL加入蒸馏水，充分混匀后在温度为60℃，保温1.0h，定容200mL得到体积分数为15%洗涤剂提取液；
（2）将10g洋葱研磨后，按照草莓与石英砂质量比为10：1加入石英砂，按照果蔬与洗涤剂提取液的固液比为10：20g/mL加入提取液，研磨成浆后在温度为35℃下保温25min，过滤收集滤液；
（3）将滤液再按照滤液体积3倍加入提前预冷-15℃的乙醇溶液轻摇3min，在-15℃温度下低温保存1.0h得到沉淀；
（4）将沉淀加入乙醇，在离心转速为10000rpm下离心10min，重复3次，去除乙醇即得到DNA；
步骤2、将16.1mg非活性生物质材料（洋葱DNA）置于20mL有机溶剂（乙醇溶液）中进行超声分散30min，然后加入4g铅粉继续超声处理并反复用有机溶剂（乙醇溶液）洗涤、过滤、在60℃真空干燥8h得到滤饼；
步骤3、将步骤1制备得到的滤饼在氩气为保护气下，控制球料比为30:1、转速为260r/min进行球磨，球磨时间为1h，得到球磨料；球磨料经冷压成型（压力为322Mpa，保压时间为5min）制备得到压片；
步骤4、将步骤2得到的压片在真空条件下退火，控制真空度为0.025Mpa、退火温度为250℃、时间为2h；冷却至室温复压得到非活性生物质材料掺杂铅基阳极（Pb-0.4wt%洋葱DNA复合阳极）。
将本实例制备的Pb-0.4wt%洋葱DNA复合阳极经金相砂纸抛光后，在电流密度为500A/m2条件下，置于温度为25℃、60g/L Zn2+、160g/L H2SO4的电解液中恒流极化24h，其析氧稳态电位较纯铅阳极降低106mv，测试结果如图6所示。
实施例9
该非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其步骤包括：
步骤1、将1g啤酒废酵母加100mL蒸馏水搅拌混匀达到稀释，200目过筛，静置5min后倒掉上层液体，如此反复3次，然后把白色乳状酵母进行离心处理，去除上清液则得到干净酵母泥；
步骤2、将16.1mg非活性生物质材料（干净酵母泥）置于20mL有机溶剂（乙醇溶液）中进行超声分散30min，然后加入4g铅粉继续超声处理并反复用有机溶剂（乙醇溶液）洗涤、过滤、在60℃真空干燥8h得到滤饼；
步骤3、将步骤1制备得到的滤饼在氩气为保护气下，控制球料比为30:1、转速为260r/min进行球磨，球磨时间为1h，得到球磨料；球磨料经冷压成型（压力为322Mpa，保压时间为5min）制备得到压片；
步骤4、将步骤2得到的压片在真空条件下退火，控制真空度为0.025Mpa、退火温度为250℃、时间为2h；冷却至室温复压得到非活性生物质材料掺杂铅基阳极（Pb-0.4wt%干净酵母泥复合阳极）。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其特征在于步骤包括：
步骤1、将非活性生物质材料置于有机溶剂中进行超声分散，然后加入铅粉继续超声处理并反复用有机溶剂洗涤、过滤、真空干燥得到滤饼，其中非活性生物质材料为经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素、胺化木质素、酚化木质素、羟乙基化木质素、DNA、废酵母制备的干净酵母泥中的一种；
步骤2、将步骤1制备得到的滤饼在氩气为保护气下，控制球料比为30:1、转速为200~300r/min进行球磨，球磨时间为0.5~1.5h，得到球磨料；球磨料经冷压成型制备得到压片；
步骤3、将步骤2得到的压片在真空条件下退火，控制退火温度为200~300℃、时间为1~3h；冷却至室温复压得到非活性生物质材料掺杂铅基阳极。
2.根据权利要求1所述的非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其特征在于：所述步骤1中经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素具体制备方法，步骤包括：
（1）将废弃木料烘干、粉碎至30-60目，采用体积比为2:1的甲苯-乙醇混合溶液抽提6~8h，然后再次烘干制备得到脱脂脱蜡木料粉；
（2）将制备得到的脱脂脱蜡木料粉按照固液比为1:20g/mL加入[ChCl][Gly]离子液体，置于油浴锅中搅拌，在温度为80~90℃反应10~12h，然后冷却至室温并通过离心收集得到上清液；
（3）将得到的上清液用无水乙醇洗涤后，加入上清液5倍体积的去离子水静置4~6h，析出固体烘干后得到木质素。
3.根据权利要求2所述的非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其特征在于：所述步骤1中胺化木质素具体制备方法，步骤包括：
经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素在搅拌状态下，按照质量比1~3：1~3加入DETA胺化试剂和质量百分数30~40wt%的甲醛水溶液，待完全溶解后用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至9~11，在反应温度为50~70℃反应3~5h，然后冷却至室温用1mol/L的盐酸调节pH至5～6，离心收集固体产物，冷冻干燥后则得到胺化木质素。
4.根据权利要求2所述的非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其特征在于：所述步骤1中酚化木质素具体制备方法，步骤包括：
经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素按照质量比为15~25：70~90加入苯酚，在水浴锅温度为80~90℃混合10~20min，按照木质素与水的固液比为15~25：3~6g/mL加入水，用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为8~10，搅拌1~3h后冷却至室温，再采用甲酸调节至pH为1~3，过滤、洗涤、干燥得到酚化木质素。
5.根据权利要求2所述的非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其特征在于：所述步骤1中羟乙基化木质素具体制备方法，步骤包括：
经[ChCl][Gly]离子液体制备的木质素、碳酸乙烯酯和四丁基碘化铵按照质量比为15~25：10~12：40~50，在100~120℃下搅拌24~48h得到混合物；将混合物冷却后按照木质素与乙醇的固液比为15~25：150~200g/mL加入乙醇浸泡松散得到混合溶液，再将混合溶液按照混合溶液与盐酸水溶液按照体积比为150~200：650~750加入盐酸水溶液，冷冻干燥1~3h，最后用乙醇溶液洗涤、过滤收集滤渣并真空干燥得到羟乙基化木质素。
6.根据权利要求1所述的非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其特征在于：所述步骤1中DNA具体提取方法，步骤包括：
（1）将十二烷基硫酸钠和NaCl按照质量比2~10：20~50混合，按照十二烷基硫酸钠和蒸馏水固液比为2~10：100~300g/mL加入蒸馏水，充分混匀后在温度为50~70℃，保温0.5~1.5h，定容得到体积分数为10%~40%洗涤剂提取液；
（2）将果蔬研磨后，按照果蔬与石英砂质量比为10~50：1~5加入石英砂，按照果蔬与洗涤剂提取液的固液比为10~50：20~100g/mL加入提取液，研磨成浆后在温度为30~50℃下保温15~35min，过滤收集滤液；
（3）将滤液再按照滤液体积1~3倍加入提前预冷-20~-10℃的乙醇溶液轻摇3~5min，在-20~-10℃温度下低温保存0.5~1.5h得到沉淀；
（4）将沉淀加入乙醇，在离心转速为8000~10000rpm下离心10~15min，重复3~5次，去除乙醇即得到DNA。
7.根据权利要求6所述的非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其特征在于：所述果蔬中水果为蔷薇科、芸香科、芭蕉科、仙人掌科、猕猴桃科或葡萄科；果蔬中蔬菜为百合科、十字花科、菊科、离褶伞形科或葫芦科。
8.根据权利要求1所述的非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其特征在于：所述步骤1中废酵母制备的干净酵母泥，具体步骤为：
将废酵母加蒸馏水搅拌混匀达到稀释，过筛至100~300目，静置3~6min后倒掉上层液体；然后加水稀释、过筛、静置、倒掉上层液体反复3~5次，然后把白色乳状酵母进行离心处理，去除上清液则得到干净酵母泥。
9.根据权利要求8所述的非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法，其特征在于：所述废酵母为啤酒废酵母。
CN202211401154.2A 2022-11-09 2022-11-09 一种非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法 Pending CN115786992A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211401154.2A CN115786992A (zh) 2022-11-09 2022-11-09 一种非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211401154.2A CN115786992A (zh) 2022-11-09 2022-11-09 一种非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115786992A true CN115786992A (zh) 2023-03-14

Family

ID=85436442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211401154.2A Pending CN115786992A (zh) 2022-11-09 2022-11-09 一种非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115786992A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1629078A (zh) * 1996-08-27 2005-06-22 日本多宁股份有限公司 溶解电解氢的水
US20110165458A1 (en) * 2008-06-13 2011-07-07 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Electrically conducting fibres for bioelectrochemical systems, electrodes made with such fibres, and system including one or more such electrodes

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1629078A (zh) * 1996-08-27 2005-06-22 日本多宁股份有限公司 溶解电解氢的水
US20110165458A1 (en) * 2008-06-13 2011-07-07 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Electrically conducting fibres for bioelectrochemical systems, electrodes made with such fibres, and system including one or more such electrodes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101560440B (zh) 一种微生物油脂的制备方法
CN113307983B (zh) 一种绿色溶剂快速、高得率分离木质素的方法
CN107089659B (zh) 射频等离子体改性快速制备酶解木质素基富氮活性炭方法
CN102101915B (zh) 一种农林生物质组分的分离方法
CN106929673A (zh) 一种高效提取离子吸附型稀土矿的浸取剂及其制备和应用
CN113072287B (zh) 一种污泥水热腐殖酸生成调控及重金属钝化方法
CN115259136A (zh) 一种使用废弃生物质大批量制备生物质基硬碳材料的方法
CN101020963A (zh) 一种利用生物淋滤技术直接溶出废旧电池中金属离子的方法
CN116553522A (zh) 一种高比表面积的钠离子负极材料及其制备方法
CN113151366A (zh) 一种稀碱协同乙醇预处理提高杨木发酵效率的方法
CN105543289A (zh) 一种栎属橡子单宁提取与淀粉浓醪发酵耦合方法
CN115786992A (zh) 一种非活性生物质材料掺杂铅基阳极的制备方法
CN112708643B (zh) 一种利用秸秆资源制备微生物油脂的方法
CN103524571B (zh) 核桃渣回收制备单宁酸的方法
CN104109694A (zh) 一种甜高粱秸秆综合利用的方法
CN109824121A (zh) 一种废水电催化阳极及其制备方法和应用
CN109411842B (zh) 一种三元前驱体的环保制备方法
CN108598476B (zh) 一种锂离子电池负极用高首效球形硬碳材料及其制备方法
CN115295319A (zh) 一种基于电解锰渣的多元掺杂锰铁炭复合电极材料及其制备方法
CN109943356A (zh) 利用离子液体预处理煤炭用于电解液化的方法
CN109192540B (zh) 一种生物质碳化产物与二氧化锰复合电极材料及其制备方法
CN112662651B (zh) 一种利用富氮生物质产纤维素酶和油脂的方法
CN1569755A (zh) 抗逆型海藻肥的制备方法
CN1321224C (zh) 废旧电池综合处理中锌和二氧化锰分离、提纯方法
CN110615436A (zh) 利用煤腐殖酸提取残渣制备n掺杂多孔碳复合锂电池负极材料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination