[发明专利]一种大米基颗粒状微孔/超微孔碳材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种大米基颗粒状微孔/超微孔碳材料及其制备方法。该方法主要包括如下步骤：（1）把大米加入到氯化铁溶液中浸渍，然后过滤，烘干；（2）将浸渍烘干后的大米转移至反应釜中，进行缩合聚合反应和碳化，得到颗粒状碳材料；（3）将所得的颗粒状碳材料转移到管式炉中，在惰性气体氛围中进行程序升温加热到一定温度后预活化；之后将管式炉的气体氛围切换为CO₂氛围，再进行程序升温加热到一定温度，对碳材料活化后，便得到颗粒状的微孔/超微孔碳材料。本发明得到的大米基微孔/超微孔碳材料，是颗粒状的碳材料，不需要粘合剂就能成型，更重要的是，它具有在低压下对CO₂有高吸附容量的特征，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于吸附材料领域，具体涉及一种大米基颗粒状微孔/超微孔碳材料及其制备方法。

背景技术

近年来，CO₂温室效应引发的海平面上升、物种灭绝等生态问题引起人们的广泛关注，因此，减少二氧化碳的排放是遏制气候变暖的关键，发展CO₂捕集技术具有重要的现实意义。

在众多CO₂捕集技术中，吸附法因其具有操作简单、成本低、对设备腐蚀小等优点，被认为是在商业和工业应用中最有潜力的技术之一，而吸附材料是吸附法成功的关键。

新型碳材料由于具有稳定性高、价格相对低廉，吸附性能比较好，具有很好的应用前景，已引起人们的关注和开发。Liang等人采用沥青为原料制备了高比表面的多孔碳材料，并进行多巴胺改性，改性之后在298K、0.15bar下对CO₂的吸附量达1.0mmol/g[LiangWW,Liu ZW,Peng JJ,et al.Enhanced CO2Adsorption and CO2/N-2/CH4Selectivity ofNovel Carbon Composites CPDA@A-Cs[J].EnergyFuels,2019,33(1):493-502.]。Li等人利用废弃羊毛通过KOH活化同时掺杂尿素制备出含氮量较高的多孔碳，在298K、0.15bar的条件下，该材料对CO₂的吸附量达0.85mmol/g左右，但其采用KOH作为活化剂对设备有较大的腐蚀，因此限制了它的应用[Li Y,Xu R,Wang B B,et al.Enhanced N-doped PorousCarbon Derived from KOH-Activated Waste Wool:A Promising Material forSelective Adsorption of CO2/CH4and CH₄/N₂[J].Nanomaterials,2019,9(2).]。Shi等人采用氨基葡萄糖制备了含氮量较高的碳材料，使其在298K、0.15atm下对CO₂的吸附量可以达到1.45mmol/g，但氨基葡萄糖价格较贵，导致成本高[Shi J,Yan N,Cui H,etal.Nitrogen doped hierarchically porous carbon derived fromglucosaminehydrochloride for CO₂adsorption[J].Journal of CO₂Utilization,21(2017)444-449.]。Chen等人以淀粉为原料制备了高比表面的多孔碳材料，其在298K、0.15bar下对CO₂的吸附量达到1.2mmol/g，但其采用的淀粉原料成本较高且KOH腐蚀设备[陈敏玲,王兴杰,肖静,等.淀粉基多孔碳材料的制备及其吸附CO₂/CH₄性能[J].化工学报,2018,69(01):455-463.]。